JPH04506857A - ピストンロッドに対する軸封装置 - 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】 ピストンロッドに対する軸封装置 〔技術分野〕 本発明は、ピストン側の上側シール領域とクランクケース側の第２シール領域と を有する内燃機関のピストンロッドに対する軸封装置（スタフィンボックスシー ル装置）に関する。

〔背景技術〕

この種の軸封装置は特に船舶用ディーゼルエンジンに対して知られている。これ に関して特に、マシーネンファブリーク　アウグスブルグ・ニュルンベルグ　Ａ Ｇ社のドイツ連邦共和国特許第８２１１４１５２号公報を参照されたい。その変 形例はヨーロッパ特許第ＡＯ１３８４４３公報に記載されている。

各軸封装置の仕様書は、例えばシリンダ油とシリンダ油とを良好に分離し、即ち きれいなりランク油を下側から拭き取り、汚れたシリンダ油を上から良好に拭き 取り、油が一緒に運ばれることを避けるためにクロスヘッドによる衝撃圧力を良 好にシールし、上側の掃気圧を良好にシールし、寿命を長くし、例えば掃気室内 における燃焼の際のような極端の条件の場合でも良好に機能し、油損失を低減し 、ピストンロッドにおける摩耗をできるだけ小さくするというような多数の主要 条件を含んでいる。

高い気密性およびスクレーパ作用（拭き取り作用）を達成するために、シールリ ングおよびスクレーパリングは正確にピストンロッドに接触しなければならない 。これは、それらのリングを過小寸法のピストンロッドにも正確に縮みなしに整 合する非常に撓み易い材料から作ることによって達成される。更に、リングを通 して直接流れが生じないように切断個所を設計しなければなばならない。

普通のスクレーバリングは金属で作られ、多分割構造をしており、真っ直ぐな切 断個所を有している。かかるリングはピストンロッドの正確な形状にうまく整合 せず、大きなばね力でしか整合せず、その場合、始動時間中および慣らし運転時 間中に特に下死点および上死点においてリングとロッドに激しい摩耗を生ずる。

更にこの金属摩耗は引っ掻き傷も生じてしまい、これは気密性を低減してしまう 。

かかるパツキンの寿命は特に潤滑に左右される。ここで潤滑はピストンロッドに 沿った表面漏洩によって行われる。しかしこの潤滑にとって重要な漏洩は油の消 費量をかなり増大する。一般には金属シールリングは３つあるいはそれ以上の分 割接合部を有している。これも更に気密性を低減する。

ドイツ連邦共和国特許第Ａ２３５１８５０号公報（Ｇ。

ニスペイ氏発明）において、初めてスクレーバリングを単一部品から弾性材料で 作ることが提案されている。特にヨーロッパ特許第ＡＯ１３９９６５号公報にお いてシールおよびスクレーバリングがピストンロッドに対する軸封装置に採用さ れている。かかるシールないしスクレーバリングは軸封装置にただクランクケー ス側の下側シール領域の中に少数しか採用されていない。これによって気密性は 向上されるけれども、この方式は、金属製の上側軸封装置の寿命が十分ではなく ロッドにおける摩耗が大きくなるので、実施することはできない。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の軸封装置を、過小寸法のロッドの場合でも 気密性を維持するか向上した状態において寿命が向上し、油の消費量が低減し、 リングおよびロッドにおける摩耗が減少し、組立、メンテナンスおよび補充部品 の保管が簡単となるように改善することにある。

この目的は、請求の範囲第１項の特徴事項を有する冒頭に述べた形式の軸封装置 により達成される。

強度設計および温度設計の点から従来においては、クランクケースに続くパツキ ンだけしか合成樹脂で作れないという考えに基づいていた。しかし実験により、 この種の軸封装置は説明し難い短かな平均寿命を有し、また対向面が大きな摩耗 に曝されることが確認された。本件出願の発明者は高度な測定により、合成樹脂 で作られた単一部品のシールおよびスクシ・−バリングの気密性が、その上に位 置する金属で作られたシールおよびスクレーバリジグか十分に潤滑されないほど の高さであるご出を確認した。

従って軸封装置の摩耗が増大し１、これに伴って漏洩が増大し、寿命が短くなる 。専門家の期待に反して、請求の範囲第１項の特徴事項を有する軸封装置は特に 高い効率および寿命を生じ、これによって油の損失が非常に僅かとなり、これは 一方では軸封装置の気密性によって説明でき、他方ではリングの潤滑需要の低減 によって説明できる。

添付図面には本発明の対象の２つの実施例が示されており、以下にこれを参照し て本発明の詳細な説明する。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、案内リングおよび分離した下側パツキンと上側パツキンを持ったディ ーゼルエンジンの軸封装置（スタフィンボックスシール装置）の垂直断面図、第 ２図は、案内リング無しの別の船舶用ディーゼルエンジン用の軸封装置の実施例 の部分断面図、第３図は３分割構造の耐火リングの正面図、第４図は第３図の耐 火リングの拡大横断面図、第５図はスクレーバリングの直径線を通る断面図、第 ６図は第５図の合わせ目の範囲における拡大横断面図、 第７図はシールリングの直径線を通る断面図、第８図は第７図の合わせ目の範囲 における拡大横断面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

第１図には船舶用ディーゼルエンジン用の軸封装置（スタフィンボックスシール 装置）の実施例が垂直断面図で示されている。この配置構造はヴインタテユアに 在るゲブリュダ　ズルツア　ＡＧ社の船舶用エンジンに相応している。中央に垂 直に延びるピストンロッド１が示されており、このピストンロッド１はクランク ケース３からピストン側の掃気室２まで導かれている。その構造のうちで２つの シール領域、即ちピストン側の第１シール領域１０とクランクケース側の第２シ ール領域２０がはっきり理解できる。ズルツア　ＡＧ社の別の型式の船舶用エン ジンの場合、リングの数が異なっているだけで、原理は同じである。

ピストン側の上側シール領域１０において、最上部に粗スクレーバ１２が在る。

これは耐火リングとして使用され、金属で作られている。このリングを第３図お よび第４図を参照してもっと詳細に説明する。耐火リングは周囲がチャンバリン グ１３に接触している。粗スクレーバ１２の下側に上側のいわゆる「フロート」 スクレーバパツキン１７が位置している。この上側スクレーバパツキン１７の下 側において案内リング１４がチャンバリング１３の溝の中に位置している。クラ ンプ１５がこれらの上側パツキン詰め物を結合している。多分割構造この実施例 の場合には３分割構造の粗スクレーバは単一形あるいは多分割形の引張りばねに よって半径方向に結合されている。前記引張りばね１１と同じ引張りばねがチャ ンバリング１３の周りにも設けられ、クランプ１５を横切っている。

ズルツア　ＡＧ社の一般的な方式の場合、チャンバリング１３の内側面はバビッ トメタルが被覆鋳造され、加工され、これによって案内リングとして使用してい る。

この領域だけしか摩耗されないにも拘わらず、リング全体を交換し、修理工場に 運び、バビットメタル層を機械式に除去し、再び新たに鋳造被覆しなければなら ず、これはかなりの経費を伴う。この経費を避けるために、そのリングはたいて いは廃棄され、新しいものと交換されるが、これも非常に高価となる。

本発明の基礎となっている考えは、自己潤滑材料から成り単純な方式で現場で交 換できる単一部品形の案内リングを対応した溝の中に設置し、その場合、鋼製の チャンバリング１３が再三再四にわたり再利用できるようにすることにある。

この第１のパツキン詰め物の下側にもう１つのスクレーバパツキン１９が設けら れている。この同形のスクレーバパツキン１９は最上部がクランクケース側ない しクロスヘッド側の下側シール領域２０の中に位置している。

このスクレーバパツキン１９の下側に複数のスクレーバリング２１が配置されて おり、これらのスクレーバリング２１は引張りばね２２によって押し合わされて いる。

第７図および第８図には符号１７．１９を付けたスクレーバパツキンに相応した スクレーバパツキンの実施例が詳細に示されている。第５図および第６図におい てスクレーバリング２１の詳細が理解できる。

第２図における第２の実施例の原理は、例えばプルマイスタ　アンド　ヴアイン 、神戸、マンなどの各社の船舶エンジンに対して適用される例に相応している。

ピストンロッド１は、クランクケース３をピストン側の掃気室２から分離する中 間床７を貫通して滑る。この場合も、あまりはっきりしないが第１の実施例と同 じように第１のシール領域ｌＯおよびクランクケース側の第２のシール領域２０ が理解できる。軸封装置全体は、中間床７に固くボルト結合されている２分割構 造の詰め物ハウジングの中に収容されている。このハウジングの上側にこれに接 触して、単一部品形の金属製の粗スクレーバ１２がその下側にあるスクレーバパ ツキン１７と共に配置されている。粗スクレーバ１２は金属で作られ、押さえリ ング１５′およびその下側に位置する合成樹脂製のスクレーバパツキン１７．１ ９と一緒に、掃気室２内における熱および場合によって存在する火炎に対して防 護されている。ここで採用されている耐火リングとして使用する粗スクレーバは 、第３図および第４図における実施例と異なった断面形状を有している。シール リング１７，１９並びに第２のシール領域２０におけるスクレーバリング２１は 、第１図における実施例に採用されているものと全く同じ形状をしている。

第３図に正面図で示されている粗スクレーバ１２は３つのセグメント１２１から 成っている。粗スクレーバ１２の内径はピストンロッド１の直径よりも幾分大き い。

粗スクレーパ１２が軸封装置に組み込まれたとき、これは何処でもピストンロッ ド１には接触せず、これを僅かな隙間をもって取り囲んでいる。耐火リングとし て使用する粗スクレーバ１２は断面り字形をしている。そのピストンロッドに対 して平行に延びる脚部１２２は、互いに間隔を隔てて平行に延びる２つのスクレ ーバ縁１２３を備えている。これら両スクレーパ縁１２３間に外側に向いた流出 孔１２４が規則的な間隔をもって設けられている。これらの流出孔１２４は拭き 取られた油および汚れ粒子を排出するために使用する。脚部１２２は外側に断面 半円形の溝１２５を備えている。この溝の中に一体部品形あるいは多分割構造の 引張りばねが設置されており、この引張りばねによって個々のセグメント１２１ は結合され互いに押し合わされている。第１図および第２図においてこのばねは 断面図で理解できる。気密性を高めるためにスクレーパ縁１２３は、ラビリンス シールとしても作用する同心的に延びる条溝を備えることもできる。

第５図に直径線を通る断面図で示されているスクレーバリング２１は全体が合成 樹脂で作られている。好適にはこのためにポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦ Ｅ）が利用される。このリングはここでは一体部品となっており、ただ片側が合 わせ目２２１によって分離されている。スクレーバリングの公知の単一部品とし ての製造は、組立が行い易く従って組立時間が短いので特に有利である。合わせ 目２２１は２つの重なり部分２２２によって閉じられている。従ってこれら両重 なり部分２２２間に分離面２２２′が位置する。分離面２２２′は内周面におい て２つの無端環状スクレーバ舌片２２６の間の範囲に達している。分離面２２２ ′は外周面において、環状引張りばね２２が位置している環状溝２２５に達して いる。重要なことは、合わせ目の分離面２２２′が両スクレーバ舌片２２６間の 中心から外れており、従って環状溝２２５の中心から外れていることである。こ れによって、引張りばね２２が両重なり部分２２２を互いに押し離し、リングの 気密性を害し、溝における押しつぶしが生ずることが避けられる。

第７図に直径線を通る断面図で示されているスクレーバパツキン１７は、合わせ 目が気密であることを除いて、上述したスクレーバリング２１と全く同じ構造を している。このリングもＰＴＦＥで作られている。ここでも両重なり部分１７２ によって密封されている接合部ないし合わせ目コ８７１が理解できる。その分離 面１７２′はここでは中央スクレーパ縁１７６内を延びている。幅広いシールリ ング１７は３つの平行に延びるスクレーバ縁１７６を有している。ここでも外周 面に２つの環状溝１７５があり、これらの中にばね１８が置かれている。それぞ れ隣接する２つのスクレーバ縁１７６の間に油排出孔１７７が設けられている。

シールリング１７は実際にはシールリングとスクレーバリングの複合体となって いる。

その場合、図面右側が油流出孔付きのスクレーバ側であり、図面左側が油流出孔 が設けられていないシール側である。これによって複数のスクレーバリングを密 に詰め込んだ場合でも、拭き取られた油を排出でき、外側面に斜め後ろに延びる 空所１７８が設けられている。

要　約　書 ２サイクル形デイーゼルエンジンのピストンロッド（１）におけるピストン側の 上側シール領域（１０）が、多分割構造の金属製の粗スクレーバ（１２）によっ て境界づけられている。これは耐火リングとして使用され、弾性荷重を受けずに ピストンロッドを僅かな間隔をもって取り囲んでいる。同じシール領域において その下側に位置するシールリング（１７，１９）は合成樹脂で作られている。ク ロスヘッドあるいはクランクケース側の下側シール領域（２０）において、シー ルリング（１９）並びにスクレーバリング（２１）は合成樹脂で作られている。

この軸封装置はピストンロッド（１）を非常に僅かしか摩耗せず、従って耐久性 を有する。それ故、潤滑油の消費量が減少される。その単純な構造は組立時間お よびメンテナンス時間も減少し、補充部品の保管量も最少となる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ピストン側の上側シール領域（１０）とクロスヘッドないしクランクケース 側の下側シール領域（２０）とを有する２サイクル形ディーゼルエンジンのピス トンロッド（１）に対する軸封装置において、上側シール領域がピストン側を多 分割構造の金属製の粗スクレーパ（１２）によって境界づけられ、この粗スクレ ーパが耐火リングとして使用され、弾性荷重を受けずにピストンロッドを僅かな 間隔をもって取り囲み、その下側に位置するシールリング（１７，１９）および 案内リング（１４）が合成樹脂で作られ、下側シール領域のすべてのシールリン グ（１９）およびスクレーパリング（２１）が合成樹脂で作られていることを特 徴とするピストンロッドに対する軸封装置。
2. ２．案内リング（１４）のピストンロッド（１）に向けられた滑り面が、ピスト ンロッド長手方向に延びる複数の放出溝を備えていることを特徴とする請求の範 囲第１項記載の軸封装置。
3. ３．シールリング（１７，１９）が単一部品として作られていることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の軸封装置。
4. ４．シールリング（１７，１９）が単一あるいは二重に作用する気密合わせ目（ １７２）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の軸封装置。
5. ５．スクレーパリング（２１）が２つのスクレーパ縁（２２６）を備えているこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の軸封装置。
6. ６．スクレーパリング（２１，２２）が分離面の範囲に重なり合わせ目を備えて いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の軸封装置。
7. ７．合わせ目の重なり範囲における分離面（１７２′）が中央シール舌片（１７ ６）内を延びていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の軸封装置。
8. ８．合わせ目の重なり範囲における分離面（２２２′）が、両スクレーパ縁（２ ２６）間の中心から外れて延びていることを特徴とする請求の範囲第５項又は第 ６項に記載の軸封装置。
9. ９．粗スクレーパ（１２）が、ラビリンスシールを形成する条溝を備え互いに平 行に延びる２つのスクレーパ縁（１２３）を有し、両スクレーパ縁（１２３）間 に排出孔（１２４）が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の 軸封装置。
10. １０．シールおよびスクレーパリング（１７，１９，２１）がそれらのスクレー パ縁（１７６，２２６）間に油流出孔（１７７，２２３）を有し、それらの外側 面に掻き取った油を排出するために斜め後ろに延びる空所（１７８）を有してい ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の軸封装置。