JPH0432264B2 - - Google Patents
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Description
に、本発明はピストンとシリンダとをシールする
ための装置に関する。
に垂直に向いたシリンダの中を往復動するガスコ
ンプレツサ又は加圧用ポンプにおける潤滑及びシ
ール用装置を特に参照して本発明を説明するが、
本発明の或る特徴を、他の環境においてピストン
形シリンダの潤滑及びシール用装置に用いても良
い。
シールするための普通の手段として、圧縮シール
がある。かかるシールを往復動する部材に設け、
静止部材に向かつて押し付ける。シリンダの製造
の際、ピストン形シリンダ組立体の内面に潤滑剤
をまず塗布するが、潤滑剤の寿命は短い。しかし
ながら、通過の潤滑剤が提供されないので、シー
ルはかなり急速に摩耗する。このような普通のガ
ス加圧用装置にはいわゆる「ドライ」(即ち、潤
滑剤が塗布されていない)シールだけが設けられ
ているので、シールの寿命はかなり短い。従つ
て、ピストン形シリンダ組立体は、全体として比
較的寿命が短い。
リンダの潤滑及びシール用組立体を開発すること
が望まれていた。
ダの中を往復動するようになつたピストンのシー
ルがガスを圧縮する。
びたボアと壁をもつ好適には垂直を向いたシリン
ダ本体と、シリンダのボアの中を往復運動するよ
うになつた好適には垂直を向いたピストンとを含
む。ピストンは、好適には実質的に水平を向いた
頂面をもつピストンヘツドを有する。シール溝が
ピストンヘツドの周囲に延び、ピストンヘツドの
頂面から間隔を隔てている。少なくとも1つの流
路がピストンヘツドの頂面からシール溝まで延び
ている。シール部材がシール溝の中に位置決めさ
れ、シリンダのボア壁に接触するようになつた外
面並びに内面を有する。ピストンヘツドの頂面に
潤滑材の層が作られる。ガスをピストンより上の
シリンダに入れるため、入口手段が設けられてい
る。ピストンを上方に付勢してガスを圧縮し潤滑
剤を加圧するための運動手段も設けられている。
ガスの圧縮の際、加圧された潤滑剤の一部が流路
を通つてシール溝に流れ込み、シール部材をボア
壁に付勢する。
ンダから出すための出口手段が設けられている。
ストンヘツドの頂面に固定され、潤滑剤を貯蔵す
るための貯蔵手段を含む。貯蔵手段は、焼結含油
合金のデイスクであるのが好ましい。
る。潤滑剤は、作動油のような油であるのが好ま
しい。
加的な潤滑剤をピストンヘツドの頂面に塗るた
め、シリンダに設けた入口孔を含む。
部材が溝の中に設けられ、シールの内面に接触す
るようになつている。
トンヘツドの頂面からシール溝まで延び、これら
の流路はピストンヘツド上に等間隔を隔てられて
いる。
ルリングである。
ダ本体の中に70.3Kg/cm2(1000psi)から703Kg/
cm2乃至1406Kg/cm2(10000乃至20000psi)までの
圧力のガスを収容し且つシール部材の一方の側で
ガスを閉じ込めることができる。
してガスを圧縮するようになつているピストンを
シールするための新規で改良された装置が提供さ
れることである。
(1000psi)から1406Kg/cm2(20000psi)までの圧
力範囲について、ガスの漏出を防止するシール装
置が提供されることである。
装置が最小の維持で長期間の寿命を有するような
潤滑特性をもつたガス加圧用ピストン形シリンダ
装置が提供されることである。
提供し、追加の潤滑剤をシリンダに加えて組立体
の寿命を延ばすことである。
明を読み理解することによつて、当業者にとつて
明白になるであろう。
好適な実施例を示す目的だけのために用いられる
図面を参照すると、第1図は、ガスを圧縮するの
に利用される組立体Aを開示している。本発明は
特に、垂直方向に向いたピストン形シリンダ組立
体に適用できるが、本発明は一層広範な用途を有
しその他の環境に使用することもできることが当
業者によつて認識されるであろう。
とを有するシリンダ10を含み、シリンダにはボ
ア16が構成されているのが好ましい。ガスの入
口/出口孔18が頂壁14を貫通し、ボア16と
連通している。同様に、潤滑剤補給孔20が入
口/出口孔18と間隔を隔てた関係をなして頂壁
14を貫通している。潤滑剤補給孔20は普通の
ねじこみ可能なプラグ22によつて閉鎖されてい
る。
運動するようになつている。ピストンはピストン
ヘツド32とピストンシヤフト34とからなり、
このピストンシヤフト34には、(概略的に示し
た)モータのような普通の適当な運動手段が連結
されている。ヘツド32は頂面32並びに潤滑剤
の溝38の形態の少なくとも1つの流路を有す
る。第2図には、このような4つの溝がピストン
ヘツド32の外周40に沿つて延びているように
示されているが、図示した数よりも多くのを設け
ても良いし少ない溝を設けても良い。これらの溝
38は、ピストンの頂面38から、これと間隔を
隔てた関係をなしてピストンヘツドの外周に設け
られたシール溝42まで延びている。この溝によ
り、潤滑剤はピストンの頂面からシール溝に流れ
込む。しかしながら、流路はピストンヘツド32
の外周に沿つて延びるものに限定されない。すな
わち、ピストンヘツドに設けられ一端がピストン
ヘツドの頂面で他端がシール溝で終わつているボ
ア(図示せず)を使用することによつて、ピスト
ンの頂面とシール溝とを連通させることもでき
る。
る1次シール手段がピストンヘツドのシール溝4
2の中に位置決めされ、シリンダの側壁12のボ
ア面54に接触するようになつている外面52を
有する。1次シール部材50は又、補助の、すな
わち2次シール手段が接触することができる内面
56を有し、この2次シール手段は、シール溝4
2の中の1次シールの半径方向内方に位置決めさ
れた環状部材58である。しかしながら、他のシ
ール形態又は他の種類のシール要素をシール溝4
2に設けても良い。かかるシール要素の幾つかの
例を後述の実施例で説明する。普通の適当な種類
のプラスチツク、合成ゴム又は天然ゴムでシール
部材を作つてもよい。
の中の2次シールの上に潤滑剤の空隙を作るよう
に、シール溝42と間隔をなして寸法決めされて
いる。この空隙は潤滑剤の溝38を通して潤滑剤
を受け入れるようになつている。
の中のピストン30の運動を滑らかにするため
に、そして1次シール部材50の過度の摩耗を防
ぐために、ピストンヘツドの頂面36には潤滑剤
の層70が作られ、さらに一層摩耗を減らすため
に、1次シール部材50をPTEE型のプラスチツ
ク材料で作つても良い。見易くするために、第1
図では潤滑剤の層70の厚さを誇張してある。潤
滑剤は普通の作動油等のような液体でも良い。変
形例として、二硫化モリブデン等のような普通の
潤滑用グリースでも良い。
外した後、潤滑剤を潤滑剤補給孔20を通して供
給しさえすれば、必要に応じて潤滑剤を加えるこ
とができる。
スに圧力をかけるのに利用される。これに関連し
て、ガス供給コンテナ80が普通の逆止め弁84
をもつ入口ライン82に連結されている。入口ラ
イン82はシリンダの頂壁の入口/出口孔18に
通じている。ガスが加圧された後、ガスは孔18
に隣接した入口ライン82から分岐した出口ライ
ン86を通つて流出する。加圧されたガスの逆流
を防ぐために、出口ライン86に普通の逆止め弁
88が位置決めされている。出口ライン86を通
るガスの流れは、逆止め弁88の下流に位置決め
された普通の方向弁90によつて制御される。
に、潤滑剤の入口プラグ22を取り外し、潤滑剤
補給孔20を通して所望の量の潤滑剤を加えるこ
とができる。所望の場合には、作動油のような潤
滑剤がピストンヘツド32の頂面36を覆つて潤
滑剤の溝に入ることができるように、シリンダを
垂直位置に維持することができる。所望の場合に
は、潤滑剤の層70は、ピストンヘツドの頂面3
6を約6.4mm乃至12.7mm(1/4乃至1/2in)の
厚さ覆うことができる。
ドの頂面36を覆う潤滑剤とともに、窒素ガスの
ようなガスが、ガス供給コンテナ80からガス供
給ライン82を介し逆止め弁84及びガス入口孔
18を通過してシリンダのボア16に供給され
る。ガスの圧縮サイクルはまさに開始しようとし
ている。圧縮の際、ピストン30は概略的に図示
したモータのような普通の適当な手段によつて上
方に移動し、シリンダの中のガスを高圧に圧縮す
ると同時に高圧の潤滑剤をシール溝42に押し入
れる。
ル即ち2次シール58を変形させ1次シール部材
50の内面56に向かつて一層強く押し付けるこ
とによつて2次シール58の上の潤滑剤の空隙6
0が拡大される。かくして、1次シール部材から
のガス或いは潤滑材の漏れを減少させるために、
1次シール部材の外面52はボア面54に向かつ
て一層強く押し付けられる。同時に、2次シール
58はシール溝42の側壁及び底壁に向かつて一
層強く押し付けられ、潤滑剤が漏れないようにす
る。1次シール部材50がボア面54に向かつて
移動するので、潤滑材によつて滑らかにされ、こ
れによりシール部材50の寿命従つてピストン形
シリンダ組立体Aの寿命を増大させる。
で移動せず、潤滑剤をガス入口/出口孔18を通
つてシリンダから押し出す。例えば、シリンダの
チヤンバの高さが約26.7cm(10.5インチ)の場合
には、シリンダの中のピストンの行程は約25.4cm
(10インチ)にすぎず、ピストンの圧縮行程の終
わりにはシリンダの頂部に約1.3cm(0.5インチ)
の空隙を残す。かかる寸法の場合には、ピストン
の上の潤滑剤の層の厚さは約6.4cm(1/4イン
チ)であり、これにより、潤滑剤の表面の頂部と
シリンダの頂部との間に少なくとも6.4mm(1/
4インチ)の空隙を残す。
ゆつくりと往復動するようになつているので、潤
滑剤が油等である場合には、ピストン30がシリ
ンダの中を伸縮するにつれて潤滑剤を取り逃がす
ことはない。かくして、加圧されるようになつて
いるガスは加圧されるにつれて熱せられることが
わかるが、ピストンヘツドの頂面の潤滑剤のかな
りの量を蒸発させるのに十分熱くはない。これに
関連して、潤滑剤として少なくとも66℃(150〓)
まで使用できる作動油が好ましい。
ガス射出成形のような多くの用途、釘打ちハンマ
のような空気工具の駆動、並びにその他の普通の
商業的用途に利用することができる。
つて出て行き、方向弁90を開放位置に置いた
後、チエツク弁88を通る。
のため、同じ構成要素をダツシユ(′)付きの同
じ符号で示し、新しい構成要素を新しい符号で示
す。
置かれたピストンヘツド32′に、普通の適当な
留め具102でピストンヘツドに取り付けられた
潤滑剤リザーバ体100が設けられているシリン
ダ形ピストン組立体A′を開示している。或る好
適な実施例では、リザーバ100は、潤滑油7
0′で飽和しているとき、組立体の潤滑用の油供
給装置として作用することができる焼結含油合金
デイスクでも良い。
を伸長し、かくしてボア16′の中のガスを圧縮
するピストン30′を図示している。又、ガスの
圧縮により、潤滑剤70′が加圧され、ボア面に
向かつて1次シール部材50′を押し付けている
補助の弾性シール部材58′が圧縮される。
のため、同じ構成要素をダブルダツシユ(″)付
きの同じ符号で示し、新しい構成要素を新しい符
号で示す。
するようになつているピストン部材30″のシー
ル溝42″の中に位置決めされた異なる種類のシ
ール構造体を図示している。この実施例では、O
−リング110を1次シール部材として利用して
も良く、もう1つのより小さなO−リング112
で補助することができる。勿論、補助リングは、
例えば、第3図に示したような実質的に矩形の形
状でも良い。
当に形作られたシール部材が1次シール部材と補
助の2次シール部材の両方の役割を担う別の種類
のシール装置を設けても良い。この修正された構
造では、同じ構成要素をトリプルダツシユ()
付きの同じ符号で示し、新しい構成要素を新しい
符号で示す。
するピストン30のシール42には、シリン
ダのボア面54に接触するようになつた外レグ
122を有するV−形又は逆V−形のパツキン用
シール部材120が設けられていることを示して
いる。シール部材120は又、シール溝42の
側壁に隣接するピストンヘツド32に接触する
ようになつている内レグ124と、シール溝の底
壁に接触するベース部分126とを有する。シー
ル溝42の中の潤滑材を加圧するとき、外レグ
122は一層大きな力で付勢され、ボア面54
と接触する。それと同時に、内レグ124は一層
大きな力で付勢され、溝42の側壁と接触す
る。シール部材のベース部分126に上から圧力
が及ぼされると、下方に付勢されてシール溝の底
壁と接触し、シール部材から潤滑剤が漏れるのを
阻止する。
の他の種類のシール要素を位置決めすることがで
きる。重要なことは、ピストンによつてガスが加
圧されるので、潤滑剤も加圧されシール部材を押
し付けてボア及びピストンと一層緊密に接触さ
せ、これにより、組立体のシールとして一層役立
ちガスを閉じ込め、シール部材とピストンヘツド
及びシリンダボアを滑らかにしてピストンヘツド
及びシリンダボアの摩耗を防止することである。
が、明細書を読み理解することによつて本発明の
変形及び修正が可能であろう。かかる変形及び修
正が本発明の特許請求の範囲の範囲内でなされる
限りにおいて、これらを全て含むようになつてい
る。
用ピストン形シリンダ組立体の部分側断面図、第
2図は第1図の2−2線における部分断面図、第
3図は第1図のピストンシール溝及びシール組立
体部分の部分拡大側断面図、第4図は加圧状態に
おける第3図のシール溝及びシール組立体の部分
側断面図、第5図は本発明の変形例によるガス加
圧用ピストン形シリンダ組立体の部分側断面図、
第6図は本発明による変形例のシール組立体及び
シール溝の形体の拡大側断面図、第7図は本発明
によるもう1つの変形例のシール組立体及びシー
ル溝の拡大側断面図である。 10…シリンダ、16…ボア、18…入口/出
口孔、20…潤滑剤補給孔、30…ピストン、3
2…ピストンヘツド、42…シール溝、50…1
次シール部材、58…2次シール部材、70…潤
滑剤の層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリンダの中を往復動するようになつている
ピストンをシールしてガスを圧縮するための装置
であつて、長さ方向に延びたボアと壁をもつシリ
ンダ本体と、頂面にピストンヘツドを有し、前記
シリンダのボアの中を往復運動するようになつて
いるピストンと、前記ピストンヘツドの周囲に延
び且つ前記ピストンヘツドの頂面から間隔を隔て
たシール溝と、前記ピストンヘツドの頂面から前
記シール溝まで延びた少なくとも1つの流路と、
前記溝の中に位置決めされ、前記シリンダのボア
壁に接触するようになつた外面及び内面を有する
シール部材と、前記ピストンヘツドの頂面に設け
られた潤滑剤の層と、ガスを前記シリンダの前記
ピストンより上に入れるための入口手段と、前記
ピストンを上方に作動させてガスを圧縮し潤滑剤
を加圧するための手段とを含み、加圧潤滑剤の一
部が前記流路を通つて前記シール溝の中に流れ込
み、前記シールを前記シリンダのボア壁に付勢す
ることを特徴とする装置。 2 前記シリンダ本体に位置決めされ、ガスを前
記シリンダから出すための出口孔をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。 3 前記ピストンヘツドの頂面に固定され、潤滑
剤を貯蔵するための貯蔵手段をさらに含むことを
特徴とする請求項1記載の装置。 4 前記貯蔵手段は焼結含油合金手段であること
を特徴とする請求項3記載の装置。 5 前記潤滑剤は液体であることを特徴とする請
求項1記載の装置。 6 前記潤滑油は作動油であることを特徴とする
請求項5記載の装置。 7 前記ピストンヘツドの頂面に追加の潤滑剤を
加えるための前記シリンダの入口孔をさらに含む
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 8 前記溝の中に位置決めされ、前記シール部材
の内面に接触するようになつている補助の弾性シ
ール部材をさらに含むことを特徴とする請求項1
記載の装置。 9 4つの等間隔の流路が前記ピストンヘツドの
頂面から前記シール溝まで延び、前記流路は、前
記ピストンヘツドの周囲に溝として構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の装置。 10 前記シール部材は環状リングであることを
特徴とする請求項1記載の装置。 11 前記シール部材は、外レグと内レグをもつ
た環状のV−形部材であることを特徴とする請求
項1記載の装置。 12 703Kg/cm2乃至1406Kg/cm2(10000psi乃至
20000psi)の圧力をガスを、前記シリンダ本体の
中に収容し前記シール部材によつて閉じ込めるこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。 13 少なくとも1つの前記流路は、前記ピスト
ンヘツドの周囲に沿つて延びた溝として構成され
ていることを特徴とする請求項1記載の装置。 14 潤滑剤を塗布されたガス加圧用ピストン形
シリンダ組立体であつて、頂壁と内壁をもつ長さ
方向に延びたボアを有する実質的に垂直に向いた
シリンダ本体と、前記シリンダ本体の中で往復動
するようになつている実質的に垂直に向き、頂端
及び底端をもつたピストンヘツドを備えたピスト
ンとを含み、ピストンロツドが前記ピストンヘツ
ドの底端に固定され、前記ピストンヘツドの頂端
は実質的に水平に向いた頂面を有し、前記ピスト
ンヘツドの周囲に延び前記ピストンヘツドの頂面
から間隔を隔てたシール溝と、前記ピストンヘッ
ドの頂面から前記シール溝まで前記ピストンヘツ
ドの周囲に沿つて延びた複数の間隔を隔てた流体
案内溝と、前記シール溝の中に位置決めされ、前
記シリンダの壁に接触するようになつた外面及び
内面を有する環状の1次シール部材と、前記1次
シール部材の半径方向内方の前記シール溝の中に
位置決めされ、前記内面並びに前記シール溝の少
なくとも2つの壁に接触するようになつた補助の
環状弾性シール部材と、前記ピストンヘツド頂面
に設けられた潤滑剤のプールと、追加の潤滑剤を
前記ピストンヘツドの頂面に加えるための補給手
段と、ガスを前記シリンダの前記ピストンより上
に入れるための入口手段と、前記ピストンを上方
に作動させて前記ガスを圧縮し前記潤滑剤を加圧
するための運動手段とをさらに含み、前記加圧潤
滑剤の一部は、前記1次シール部材の外面を前記
シリンダの内壁に付勢するため、前記流体案内溝
を通つて前記シール溝の中に流れ込んで前記補助
シール部材を圧縮することを特徴とする組立体。 15 前記1次シール部材はO−リングであるこ
とを特徴とする請求項14記載の組立体。 16 前記補助のシール部材はO−リングである
ことを特徴とする請求項14記載の組立体。 17 前記1次シール部材は実質的に平らな外面
をもつた実質的に矩形の本体であり、前記補助の
シール部材は横断面がほぼ矩形である本体を有す
ることを特徴とする請求項14記載の組立体。 18 前記潤滑剤は作動油のような液体であるこ
とを特徴とする請求項14記載の組立体。 19 潤滑剤を貯蔵するための貯蔵手段をさらに
含み、前記貯蔵手段は前記ピストンヘツドに固定
されていることを特徴とする請求項14記載の組
立体。 20 前記補給手段は、前記シリンダの頂壁に設
けられた潤滑剤補給孔と、前記補給孔を選択的に
シールするためのプラグとを含むことを特徴とす
る請求項14記載の組立体。
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