JPS5938471B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線状に往復動するピストンロッドに沿ってガ
ス漏れが生ずることを防止する密封部と、前記ピストン
ロッドが貫通される壁部と、前記壁部の一側に配設され
た高圧ガス用のチャンバと、前記壁部の他側に配設され
た低圧ガス用のチャンバとを備え、前記密封部には前記
低圧ガス用のチャンバにおいて前記ピストンロッドの周
囲にオイル膜を形成させるオイル供給装置と前記壁部に
隣接して前記ピストンロッドを囲繞するパツキンに半径
方向の力を与える押圧装置とが包有される密封装置に関
する。

従来の密封装置の基本原理はオイル膜をピストンロッド
と密封用のパツキンとの当接面間に与えることにある。

このオイル膜は高圧ガス用のチャンバへ向って移動する
ように作用するので、ガス漏れが極めて有効に防止され
る。

この種の密封装置は例えば英国特許第１３４２７０７号
および第１４９６８６号に開示されている。

この場合熱ガスエンジンにこの種の密封装置を適用する
には、高圧ガス用のチャンバへのオイル漏れを防止しな
けれはならないが、上述した従来の密封装置にはパツキ
ンを通過するオイルを除去する装置が示されている。

前記のオイル除去装置には例えば英国特許第１４５８７
９７号に開示された特殊な油かきリングの他に特殊フィ
ルタ装置が具備される。

従って従来の密封装置は構成が複雑であり製造費が高く
なっていた。

本発明の目的は構成が簡単で信頼性が高く低置な熱ガス
エンジン用の密封装置を提供することにある。

本発明によれば、この目的は高圧ガス用チャンバに向っ
て内径が次第に増大するよう設けられた管状の延長部を
、半径方向の力を受ける密封用のパツキンに延設するこ
とにより達成される。

これにより、パツキンとピストンロッドとの間を経、高
圧ガス用のチャンバへ向って移動するオイルが、ピスト
ンロッド面とパツキンの管状の延長部の内面とにより区
画された環状で内径が次第に増大する、円錐状の空間部
分でなる溜め部に集められる。

上記溜め部を有することによりピストンロッドが往復動
する際、オイルがピストンロッドに沿う両方向に均等に
分配されることになる。

以下、本発明を図面に沿って説明する。

図示の密封装置には壁部２の一部をなすハウジング１が
具備され、前記壁部２により熱ガスエンジンのシリンダ
３が支承される。

前記シリンダの内部４には例えは１５〜２０ＭＰａ間で
周期的に変化する圧縮作動ガス、一例を挙げれば圧縮水
素ガスが充填されている。

前記ハウジング１は大気圧の空気が流入されたクランク
ケーシング５に内装される。

ピストンロッド６はハウジング１の中央開口部を貫通し
、前記ピストンロッド６の下端部にはクロスヘッド７が
設けられている。

また前記ピストンロッド６はハウジング１の頂部に固定
されたカバ一部材８の開口部をも貫通している。

密封部材９がピストンロッド６とカバ一部材８の開口部
との隣接面間に配設され、シリンダ３の内部４とハウジ
ング１内とを隔絶して、前記カバ一部材８の上部にかか
る平均ガス圧に抗して、カバ一部材８の下部にガス圧が
均等にかかるよう機能する。

この場合カバ一部材８の下部に不均一な圧力がかかつて
もカバ一部材８の上方の装置に悪影響を与えなければ前
記密封部材は割愛できる。

ハウジング１の中央開口部はグラファイトで強化された
ポリテトラフルオロエチレンで作られるパツキンと当接
する円錐状にくぼんだ中央の底面部１１′を有する空胴
部１０として形成される。

前記パツキン１２は底面部１１に着座可能な円錐面を有
し、且前記底面部１１とバネ１４により軸方向に作動さ
れる金属製のリング１３の円錐面との間に挿入されてい
る。

前記バネ１４により、パツキン１２がピストンロッド６
の面に対し半径方向内方に押し付けられる。

この場合空胴部１０内のガス圧はこのバネ１４の力を増
大するように作用する。

パツキン１２には管状の延長部１５が設けられており、
前記延長部１５はその径が上方に、すなわち圧縮作動ガ
スが充填された高圧のシリンダ内部４に向うに従い、次
第に増大するよう設けられている。

図示の場合若干誇大に示されているが実際の寸法は次の
通りである。

ピストンロッド６の直径 １２ｍｍピストン
ロンドロ面に対する パツキン１２の軸方向長さ ９ｍｍパツキン
１２の延長部１５の軸 方向長さ １１ｍｍパツキ
ン１２の延長部１５の頂 部における内径 １２．９ｍｍ密封装
置は、ピストンロッド６の駆動中オイルが流路１６を経
てピストンロッド６の下端部に常に供給されるように設
けられている。

このオイルによりピストンロッド６は潤滑されかつ冷却
される。

またオイルはパツキン１２とピストンロッド６との当接
面間にも供給される。

前記の当接面間に形成されるオイル膜により、ピストン
ロッド６とパツキン１２との間からのガス漏出が確実に
防止される。

一方、ピストンロッド６に沿ってオイルが上方に移動し
空胴部１０、延いてはクランク３の内部４にまで達する
ことを抑止する必要がある。

上述の構成によればピストンロッド６の面とパツキン１
２の延長部１５の内面とにより溜め部をなす円錐状の空
間部分が区画されるので、ピストンロッド６に沿って上
方に達するオイルは前記の円錐状の空間部分に溜められ
、且ピストンロッド６が下動スるときピストンロッド６
に沿って下方に移動せしめられる。

換言すればピストンロッド６の面と延長部１５の円錐形
内面とで区画される円錐状の空間部分においては、微視
的に見るにピストンロッド６の上動に伴って当該空間部
分の最下端部にオイルが入ると同時にこのオイルはピス
トンロッド６の局面と延長部１５の円錐形内面とに跨っ
て付着することになる。

このときオイルは表面張力が高いから、ピストンロッド
６の上動に伴い順次上昇するオイルは当初当該空間部分
の最下端部に入ったオイルに引寄せられるように作用す
る。

従ってピストンロッド６が上動するとき、即ち高圧ガス
用のチャンバを区画するシリンダ３に向って移動すると
き、ピストンロッド６の上動に伴って上昇するオイルは
相当の量が上記円錐状の空間部分に溜まるから、クラン
ク３の内部に達することが有効に阻止され得る。

一方ピストンロッド６が下動するとき、即ちクランクケ
ーシング５に向って移動するときオイルはピストンロッ
ド６の下動に伴ってその局面に付着しつつ下方に引かれ
るから、上記円錐状の空間部分から下方に流れ出て、オ
イルが継続して溜り続けることはなく、この円錐状の空
間部分の容積をピストンロッド６に付着して運ばれるオ
イル量に相応し設けておけば、次回のピストンロッド６
の上動時に上記円錐状の空間部分からオイルが溢流する
ことも実質的に防ぐことができる。

パツキン１２は、先ず直円筒形の穴を持った部材に成形
し次いで円錐形の心金に押し付は変形して延長部を作る
ことにより製作できる。

この際、心金に前記の直円筒形の穴を持った部材を押し
付けている間加熱し永久変形を生せしめ得る。

上述の如く構成された密封装置を行程が４２ｍｖｔ速度
が分当り３１００回往復動するピストンにおいて試験し
た。

大気としゃ断した作動ガス圧は３００時間中、８〜１０
ＭＰａ間で分当り３１００回変化した。

試験結果によれば、密封装置からのオイル漏れは認めら
れず、又パツキン１２およびピストンロッド６の摩耗も
認められなかった。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による密封装置の縦断面図である。 １・・・・・・ハウジング、２・・・・・−壁部、３・
・・・・・シリンダ、４・・・・・・シリンダの内部、
５・・・・・・クランクケーシング、６・・・・・・ピ
ストンロッド、γ・・・・・・クロスヘッド、８・・・
・・・カバ一部材、９・・・・・・密封部材、１０・・
・・・・空胴部、１１・・・・・・底面部、１２・・・
・・・パツキン、１３・・・・・・リング、１４・・・
・・・バネ、１５・・・・・・延長部、１６・・・・・
・流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧ガス用のチャンバを区画するシリンダ３と、前
   記シリンダ３にカバ一部材８を介し隔絶して連設され、
   且シリンダ３に隣接しシリンダ３と反対側に位置する底
   面部１１を有する空胴部１０を具備したハウジング１と
   、空胴部１０を貫通し且カバ一部材８を密封状態で貫通
   し、ノ１ウジング１内からシリンダ３内に達するピスト
   ンロッド６と、空胴部１０内に配設され、ピストンロッ
   ド６が挿通されると共に前記底面部１１に着座可能に設
   けられ、且シリンダ３側に向って径が次第に増大されピ
   ストンロッド６との間に円錐状の空間部分を区画する延
   長部１５を具備したパツキン１２と、空胴部１０内に配
   設されパツキン１２をピストンロッド６に対して押圧す
   るバネ１４と、ハウジング１に設ケられピストンロッド
   ６にオイルを供給する流路１６とを備えてなる密封装置
   。 ２ パツキンがグラファイトで強化されたポリテトラフ
   ルオロエチレンで作られかつ管状の延長部が一体に形成
   されてなる特許請求の範囲第１項記載の密封装置。