JP6849891B2 - Piston pump rod packing - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、液化天然ガスなどの沸点が極めて低い極低温液体などをピストンによりシリンダライナ内に吸入し、このピストンによって高圧で吐出して被供給体へ供給する場合などに使用されて好適な、ピストンポンプのロッドパッキンに関する。 The present invention is suitable for use, for example, when an extremely low temperature liquid having an extremely low boiling point such as liquefied natural gas is sucked into a cylinder liner by a piston, discharged at a high pressure by the piston, and supplied to a supplied body. Regarding the rod packing of the piston pump.
従来から、液化天然ガスを燃料とするディーゼル機関は、車両等においてこれまでも使用されてきた。しかしながら、近年、重油系燃料を使用する低速ディーゼル機関において、NOX 、SOX 等の排出量を減少させて排出環境性能を向上させるために、高圧の天然ガスを機関のシリンダ内に噴射して燃焼させる高圧ガス噴射型低速2サイクルディ一ゼル機関の開発が進められている。高圧ガス噴射型低速2サイクルディ一ゼル機関は、比較的大型のディ一ゼル機関であり、一般的には船舶等に使用される。 Traditionally, diesel engines that use liquefied natural gas as fuel have been used in vehicles and the like. However, in recent years, in low-speed diesel engines that use heavy oil-based fuels, high-pressure natural gas is injected into the cylinder of the engine and burned in order to reduce emissions of NOX, SOX, etc. and improve emission environmental performance. Development of a high-pressure gas injection type low-speed 2-cycle diesel engine is underway. The high-pressure gas injection type low-speed two-cycle diesel engine is a relatively large diesel engine, and is generally used for ships and the like.
一方、船舶等においては、液化ガス供給装置をガス危険区域へ配置することができることが必要であり、そのために安全性に優れた液化ガス供給装置の開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。この液化ガス供給装置において、低温の液化天然ガスを所望の圧力まで昇圧して吐出し、その高圧の液化天然ガスを加熱して気化させる加熱装置へ供給するための昇圧機器として、ピストンポンプが使用される。 On the other hand, in ships and the like, it is necessary to be able to arrange the liquefied gas supply device in the gas dangerous area, and for this reason, the development of a liquefied gas supply device having excellent safety is being promoted (for example, Patent Document 1). reference). In this liquefied gas supply device, a piston pump is used as a booster device for boosting and discharging low-temperature liquefied natural gas to a desired pressure and supplying the high-pressure liquefied natural gas to a heating device that heats and vaporizes it. Will be done.
この従来のピストンポンプは、例えば図7に示すように、次のような構成を有している(例えば、特許文献1参照)。ピストンポンプ101のシリンダ102内のシリンダライナ103、シリンダヘッド室104、シリンダライナ103内に挿入されるピストン105、シリンダヘッド室104内に配設されるバルブヘッド106、シリンダ102に取り付けられるシリンダヘッド107が配設される。
This conventional piston pump has the following configuration, for example, as shown in FIG. 7 (see, for example, Patent Document 1).
シリンダヘッド室104は、シリンダライナ103とシリンダヘッド107との間のシリンダ102内に設けられている。ピストン105は、図示しないコントローラにより制御された油圧ポンプなどを駆動源として、クランク機構などの運動変換機構、及びピストン105の基部に取り付けられたピストンロッド112等を介して、シリンダライナ103内を往復動する。シリンダ102は液体燃料の供給口108を有し、低温の液体燃料がこの供給口108を通して比較的低圧でシリンダヘッド室104内に導かれる。
The
ピストン105より加圧された液体燃料は、吐出口109を通して高圧で外部へ吐出される。シリンダヘッド107内には、吐出口109に連通する吐出路110が軸方向に穿設される。シリンダライナ103はバルブヘッド106側にバルブ収容室113を有し、バルブ収容室113内には、図示しないバルブプレートと、バルブプレートをバルブヘッド106側へ付勢する図示しない圧力ばねとからなる吸入弁が配設されている。ピストン105は、外周部に複数のピストンリング溝118が削成され、各ピストンリング溝118にはピストンリング119がそれぞれ取り付けられる。
The liquid fuel pressurized from the
一方、シリンダ102とシリンダライナ103との間から洩れた液体燃料は、排出口128,129を介してそれぞれ液体燃料の供給側に戻される。上述のピストンロッド112は、シリンダ102内に配設された複数のパッキン部からなるシール部121により、シリンダ102との間が液密にされて、上述の排出口129などを介して連通する供給側の液体燃料が、シリンダ102とピストンロッド112との間をから外部へ洩れださないようにしている。また、シール部121には外部から窒素ガスが供給されて与圧され、これによってもシリンダ102とピストンロッド112との間から液体燃料が外部に洩れな
いようにしている。
On the other hand, the liquid fuel leaking from between the
上述のパッキン部を構成するロッドパッキン122,123は、図8に示されるように、周方向に3分割されると共に接線方向の分割部を有する3つの接線分割型リングセグメント124や、図9に示されるように、渦巻き方向の分割部を有する3つの渦巻き型リングセグメント125などによって構成され、これらロッドパッキン122,123が、例えば軸方向に2つずつ層状に組付けられて1つのパッキン部を構成し、さらにこのパッキン部が軸方向に複数個が配設されて、上述のシール部121が構成されている。
As shown in FIG. 8, the
ロッドパッキン122,123の各リングセグメント124,125は、外周部に取り付けられた図示しない引張りばねで、それぞれピストンロッド112側に付勢され、ピストンロッド112にそれぞれ押圧される。また、各リングセグメント124,125は、層状に組付けられたロッドパッキン122,123間にかかる差圧によっても押圧される。
Each of the
このため、ロッドパッキン122,123は、通常は比較的柔軟性のある材質で形成され、上述の押圧力よりピストンロッド112の外周部に沿うように変形して、シリンダ102とピストンロッド112との間を液密にする。
Therefore, the
上述のように、従来のシール部121の各パッキン部を構成するロッドパッキン122,123は、例えば図8に示されるように、周方向に3分割されると共に接線方向の分割部を有する3つの接線分割型リングセグメント124や、図9に示されるように、渦巻き方向の分割部を有する3つの渦巻き型リングセグメント125などから構成され、ロッドパッキン122,123が、例えば2つずつに軸方向に層状に組付けられて1つのパッキン部を構成し、さらにこのパッキン部は複数個が軸方向に配設されて、上述のシール部121を構成している。
As described above, the
また、リングセグメント124,125は、外周部に取り付けられた引張りばねでそれぞれピストンロッド112側へ付勢され、ピストンロッド112にそれぞれ押圧されると共に、層状に組付けられたリングセグメント124,125間にかかる差圧によっても押圧されて、ピストンロッド112の外周部に沿うように変形し、シリンダ102とピストンロッド112との間を液密にしている。
Further, the
一方、例えば極低温液体の加圧用に使用されるピストンポンプの場合には、無潤滑にしても摺動性が良好に保たれるようにするため、ロッドパッキンの材質として、例えばフッ素樹脂複合材が使用されることが多い。このフッ素樹脂複合材は、熱膨張係数が金属材の10倍程度あり、温度変化の影響を受けやすく、しかも極低温条件下では剛性が極めて高くなり、変形しにくくなるという性質を有する。 On the other hand, for example, in the case of a piston pump used for pressurizing an extremely low temperature liquid, in order to maintain good slidability even without lubrication, for example, a fluororesin composite material is used as the material of the rod packing. Is often used. This fluororesin composite material has a coefficient of thermal expansion of about 10 times that of a metal material, is easily affected by temperature changes, and has an extremely high rigidity under extremely low temperature conditions and is less likely to be deformed.
このため、極低温液体の加圧用のピストンポンプにおいては、ロッドパッキン122,123のリングセグメント124,125は、運転に伴う温度低下により大きく収縮して、その形状がピストンロッド112の外形に沿わなくなると共に、極めて硬くなり、変形しにくくなる。このため、極低温下ではロッドパッキン122,123の各リングセグメント124,125がピストンロッド112の外周部に沿わなくなり、シリンダ102と
ピストンロッド112との間から液体(気化したものも含まれる)が洩れだすという問題がある。
Therefore, in the piston pump for pressurizing the ultra-low temperature liquid, the
この問題に対する対策として、ロッドパッキンの周方向の分割数を、例えば従来の2倍の6分割にするなど多くして、極低温下におけるロッドパッキン全体の可撓性を確保し、これによりロッドパッキンをピストンロッドの外周部に沿わせるようにすることも考えられる。しかしながら、このロッドパッキンの周方向の分割数を多くするという解決策では、ロッドパッキンの構造が複雑となり、製作自体が困難になると共に、仮にその製作が可能となったしても、製造コストが大幅に増加するという問題がある。 As a countermeasure against this problem, the number of divisions in the circumferential direction of the rod packing is increased, for example, to 6 divisions, which is twice the conventional number, to ensure the flexibility of the entire rod packing at extremely low temperatures, thereby ensuring the flexibility of the rod packing. It is also conceivable to make the piston rod along the outer peripheral portion. However, the solution of increasing the number of divisions of the rod packing in the circumferential direction complicates the structure of the rod packing, makes the manufacturing itself difficult, and even if the manufacturing becomes possible, the manufacturing cost is high. There is a problem that it will increase significantly.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、製作容易であり、かつ製造コストの大幅増大を招くことなく、大きな温度低下があっても、シリンダとピストンロッドとの間から液体や気体が洩れだすことを防止することができる、ピストンポンプのロッドパッキンを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve such a problem, is easy to manufacture, does not cause a significant increase in manufacturing cost, and is a liquid between the cylinder and the piston rod even if there is a large temperature drop. It is an object of the present invention to provide a rod packing of a piston pump capable of preventing leakage of gas or gas.
上述の課題を解決するために、本発明のピストンポンプのロッドパッキンは、内部にシリンダライナを有するシリンダと、シリンダライナ内に往復動可能に挿通されたピストンと、ピストンに連結されると共にシリンダ内に挿通されてピストンをシリンダライナ内で往復動させるピストンロッドと、ピストンロッドとシリンダとの間に配設されてピストンロッドとシリンダとの間を液密又は気密にするシール部と、シール部に配設されて内周部がピストンロッドの外周部に沿うように形成された環状のロッドパッキンと、ロッドパッキンをピストンロッド側へ付勢してロッドパッキンをピストンロッドへ押圧する付勢手段とを備えたピストンポンプのロッドパッキンであって、このロッドパッキンは、内周部に開口部を有すると共に外周部側へ延びるスリットをさらに備えたことにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the rod packing of the piston pump of the present invention is connected to a cylinder having a cylinder liner inside, a piston reciprocally inserted into the cylinder liner, and inside the cylinder. A piston rod that is inserted into the cylinder liner to reciprocate the piston in the cylinder liner, a seal portion that is arranged between the piston rod and the cylinder to make the piston rod and the cylinder liquid-tight or airtight, and a seal portion. An annular rod packing that is arranged so that the inner peripheral portion is formed along the outer peripheral portion of the piston rod, and an urging means that urges the rod packing toward the piston rod side and presses the rod packing against the piston rod. It is a rod packing of a piston pump provided, and the rod packing is provided with an opening at the inner peripheral portion and further provided with a slit extending to the outer peripheral portion side.
このように、本発明のピストンポンプのロッドパッキンは、内周部に開口部を有すると共に、外周部側へ延びるスリットを備えるから、大きな温度低下によりロッドパッキンがピストンロッドの外周部に沿わなくなるような形状変化や材質硬化が発生しても、ロッドパッキンを多分割形成したときに極めて近い作用により、ロッドパッキン全体の可撓性が確保され、付勢手段の付勢力をかりてロッドパッキンがピストンロッドの外周部に沿うように変形して良好に密接する。したがって、シリンダとピストンロッドとの間から液体や気体が洩れだすことが防止される。スリットの加工は容易であり、製造コストの増加にはつながらない。 As described above, the rod packing of the piston pump of the present invention has an opening in the inner peripheral portion and a slit extending to the outer peripheral portion side, so that the rod packing does not follow the outer peripheral portion of the piston rod due to a large temperature drop. Even if the shape changes or the material hardens, the flexibility of the entire rod packing is ensured by the action that is very close to that when the rod packing is formed in multiple parts, and the rod packing is pistoned by the urging force of the urging means. It deforms along the outer circumference of the rod and adheres well. Therefore, liquid or gas is prevented from leaking from between the cylinder and the piston rod. Slit processing is easy and does not lead to an increase in manufacturing cost.
上記ピストンポンプのロッドパッキンにおいて、ロッドパッキンは、周方向に連設されてなる複数個のリングセグメントからなると共に、このリングセグメントに上記スリットが形成されることが望ましい。 In the rod packing of the piston pump, it is desirable that the rod packing is composed of a plurality of ring segments connected in the circumferential direction, and the slit is formed in the ring segments.
このように、ロッドパッキンは、周方向に連設されてなる複数個のリングセグメントからなると共に、このリングセグメントに上記スリットが形成されることにより、ロッドパッキンの分割化による可撓性の増加のみならず、スリットの形成によりリングセグメントについても可撓性が増加し、大きな温度低下によりロッドパッキンの形状変化や材質硬化が発生しても、ロッドパッキンがピストンロッドの外周部により良好に密接して、シリンダとピストンロッドとの間から液体や気体が洩れだすことがさらに防止される。 As described above, the rod packing is composed of a plurality of ring segments which are continuously provided in the circumferential direction, and the slits are formed in the ring segments, so that the flexibility is increased only by dividing the rod packing. In addition, the flexibility of the ring segment increases due to the formation of the slit, and even if the shape of the rod packing changes or the material hardens due to a large temperature drop, the rod packing adheres better to the outer periphery of the piston rod. , Liquids and gases are further prevented from leaking between the cylinder and the piston rod.
上記ピストンポンプのロッドパッキンにおいて、上記リングセグメントは、内周部の周方向中央部にスリットの開口部を有することが望ましい。このように、リングセグメントが、内周部の周方向中央部にスリットの開口部を有することにより、そのリングセグメントについて大きな温度低下時の可撓性が、周方向に均一に増加される。 In the rod packing of the piston pump, it is desirable that the ring segment has a slit opening at the central portion in the circumferential direction of the inner peripheral portion. As described above, since the ring segment has the opening of the slit in the central portion in the circumferential direction of the inner peripheral portion, the flexibility of the ring segment at a large temperature decrease is uniformly increased in the circumferential direction.
上記ピストンポンプのロッドパッキンにおいて、上記ロッドパッキンは、複数個が軸方向に層状に同軸状に重ね合わされて配設され、この重ね合わされた複数個のロッドパッキンの隣接するロッドパッキンのスリット同士は、相互に周方向にずらされて配設されることが望ましい。 In the rod packing of the piston pump, a plurality of the rod packings are arranged so as to be coaxially overlapped in a layer in the axial direction, and the slits of the adjacent rod packings of the plurality of the overlapped rod packings are arranged. It is desirable that they are arranged so as to be offset from each other in the circumferential direction.
このように、重ね合わされた複数個のロッドパッキンの、隣接するロッドパッキンのスリット同士は、相互に周方向にずらされて配設されることにより、スリットを通して液体や気体が洩れだすことが防止される。 In this way, the slits of the adjacent rod packings of the plurality of stacked rod packings are arranged so as to be displaced from each other in the circumferential direction, thereby preventing liquid or gas from leaking through the slits. Slit.
上記ピストンポンプのロッドパッキンにおいて、上記スリットは、ロッドパッキンの内周部から外周部までの半径方向長さの40%〜70%の長さに相当する領域まで内周部から外周部側へ延びていることが望ましい。このように、スリットは、ロッドパッキンの内周部から外周部までの半径方向長さの40%〜70%の長さに相当する領域まで、内周部から外周部側へ延びていることにより、大きな温度低下に対するロッドパッキンの可撓性の増加を最適に図ることができる。 In the rod packing of the piston pump, the slit extends from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion side to a region corresponding to a length of 40% to 70% of the radial length from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rod packing. It is desirable to have. As described above, the slit extends from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion side to a region corresponding to a length of 40% to 70% of the radial length from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rod packing. , It is possible to optimally increase the flexibility of the rod packing with respect to a large temperature drop.
すなわち、スリットが、ロッドパッキンの内周部から外周部までの半径方向長さの40%未満の長さに相当する領域までしか内周部から外周部側へ延びていない場合には、大きな温度低下に対するロッドパッキンの可撓性の増加が十分に図れないおそれがある一方、スリットが、ロッドパッキンの内周部から外周部までの半径方向長さの70%を超える長さに相当する領域まで内周部から外周部側へ延びている場合には、ロッドパッキンの強度低下が懸念される。なお、以上の観点から、上記スリットは、ロッドパッキンの内周部から外周部までの半径方向長さの50%〜60%の長さに相当する領域まで内周部から外周部側へ延びていることがさらに望ましい。 That is, when the slit extends from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion side only to a region corresponding to a length of less than 40% of the radial length from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rod packing, the temperature is large. While the flexibility of the rod packing may not be sufficiently increased with respect to the reduction, the slit extends to a region corresponding to a length exceeding 70% of the radial length from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rod packing. If it extends from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion side, there is a concern that the strength of the rod packing may decrease. From the above viewpoint, the slit extends from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion side to a region corresponding to a length of 50% to 60% of the radial length from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rod packing. It is even more desirable to be there.
上記ピストンポンプのロッドパッキンにおいて、スリットは、内周部から半径方向外側へ直線状に延びていることが望ましい。このように、スリットが、内周部から半径方向外側へ直線状に延びていることにより、大きな温度低下に対するロッドパッキンの可撓性の増加が最良に図られる。スリットの加工も一段と容易になる。 In the rod packing of the piston pump, it is desirable that the slit extends linearly from the inner peripheral portion to the outer side in the radial direction. As described above, since the slit extends linearly from the inner peripheral portion to the outer side in the radial direction, the flexibility of the rod packing with respect to a large temperature decrease is best achieved. Slit processing becomes even easier.
本願発明のピストンポンプのロッドパッキンは、内部にシリンダライナを有するシリンダと、シリンダライナ内に往復動可能に挿通されたピストンと、ピストンに連結されると共にシリンダ内に挿通されてピストンをシリンダライナ内で往復動させるピストンロッドと、ピストンロッドとシリンダとの間に配設されてピストンロッドとシリンダとの間を液密又は気密にするシール部と、シール部に配設されて内周部がピストンロッドの外周部に沿うように形成された環状のロッドパッキンと、ロッドパッキンをピストンロッド側へ付勢してロッドパッキンをピストンロッドへ押圧する付勢手段とを備えたピストンポンプのロッドパッキンであって、このロッドパッキンは、内周部に開口部を有すると共に外周部側へ延びるスリットをさらに備える。 The rod packing of the piston pump of the present invention includes a cylinder having a cylinder liner inside, a piston reciprocally inserted in the cylinder liner, and a piston connected to the piston and inserted into the cylinder to insert the piston into the cylinder liner. A piston rod that reciprocates with a piston rod, a seal portion that is arranged between the piston rod and the cylinder to make the piston rod and the cylinder liquid-tight or airtight, and a seal portion that is arranged in the seal portion and has an inner peripheral portion that is a piston. It is a rod packing of a piston pump provided with an annular rod packing formed along the outer peripheral portion of the rod and an urging means for urging the rod packing toward the piston rod side and pressing the rod packing against the piston rod. The rod packing has an opening on the inner peripheral portion and further includes a slit extending toward the outer peripheral portion.
したがって、本願発明のピストンポンプのロッドパッキンは、製作容易であり、かつ製造コストの大幅増大を招くことなく、大きな温度低下があっても、シリンダとピストンロッドとの間から液体や気体が洩れだすことを防止することができる、という優れた効果を奏する。 Therefore, the rod packing of the piston pump of the present invention is easy to manufacture, and liquid or gas leaks from between the cylinder and the piston rod even if there is a large temperature drop without causing a significant increase in manufacturing cost. It has the excellent effect of being able to prevent this.
本発明に係るピストンポンプを実施するための形態を、図1ないし図6を参照して詳細に説明する。図1は、一例としてのピストンポンプ1を示し、このピストンポンプ1は例えば船舶等に使用されるもので、高圧の液化天然ガスを噴射して燃焼させる高圧ガス噴射型低速2サイクルディーゼル機関の液化ガス供給装置に使用される。このピストンポンプ1は、供給された極低温の液化天然ガスを所望の圧力まで昇圧して吐出し、この液化ガスを加熱して気化させるための加熱装置へ供給する。
A mode for carrying out the piston pump according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 shows a
ピストンポンプ1には、内部にシリンダライナ3が配設されたシリンダ2と、シリンダライナ3内に液密及び気密に往復動可能に挿通されたピストン5と、シリンダ2の先端部に液密及び気密に取り付けられるシリンダヘッド7と、シリンダ2内のシリンダライナ3とシリンダヘッド7との間に画成される空洞であるシリンダヘッド室4と、シリンダヘッド室4内に配設されるバルブヘッド6と、バルブヘッド6内に穿設されてシリンダヘッド室4とシリンダライナ3内とを連通させる4つの吸入路17とが配設される。4つの吸入路17は、バルブヘッド6の周方向に略90°毎に配設される。
The
シリンダヘッド室4は、シリンダライナ3とシリンダヘッド7との間のシリンダ2内に、周方向の360°にわたり連通するように設けられている。ピストン5は、図示しないコントローラにより制御された油圧ポンプなどを駆動源として、クランク機構などの運動変換機構、及びピストン5に連結されてシリンダ2内に往復動可能に挿通されたピストンロッド12などを介して、シリンダライナ3内を往復動する。シリンダ2は液体燃料の供給口8を有し、極低温の液体燃料がこの供給口8を介して比較的低圧でシリンダヘッド室4内へ供給される。
The cylinder head chamber 4 is provided in the
ピストン5により加圧された液体燃料は、シリンダヘッド7の吐出口9を介して高圧で外部へ吐出される。シリンダヘッド7内には、吐出口9に連通する吐出路10が軸方向に穿設される。シリンダライナ3はバルブヘッド6側にバルブ収容室13を有し、このバルブ収容室13内には、図示しないバルブプレートと、このバルブプレートをバルブヘッド6側へ付勢する図示しない圧力ばねとからなる吸入弁が配設されている。
The liquid fuel pressurized by the
ピストン5は、外周部に複数のピストンリング溝18が削成され、各ピストンリング溝18にはピストンリング19がそれぞれ取り付けられる。また、ピストン5の先端部は、ピストン5よりも小径に形成されてバルブヘッド6側へ突出する、突起16を有する。
A plurality of
一方、シリンダ2とシリンダライナ3との間から洩れた液体燃料は、排出口28,29を介してそれぞれ液体燃料の供給側に戻される。上述のピストンロッド12は、シリンダ2内に配設されたシール部30により、シリンダ2との間が液密及び気密にされて、例えば上述の排出口29を介して連通する供給側の液体燃料が、シリンダ2とピストンロッド12との間から外部へ洩れないようにしている。
On the other hand, the liquid fuel leaking from between the
また、シール部30には、シンリダ2に穿設された窒素ガス供給路33を介して外部から窒素ガスが供給されて与圧され、これによってもシリンダ2とピストンロッド12との間から液体燃料が外部へ洩れないようにしている。
Further, nitrogen gas is supplied from the outside to the
ピストンポンプ1において、バルブ収容室13内の吸入弁は、ピストン5の吸入行程時に吸入路17の出口を開弁させると共に、ピストン5の圧縮行程時に吸入路17の出口を閉弁させる。吐出弁11は、ピストン5の吸入行程時にシリンダヘッド7に設けた吐出路10を閉弁させると共に、ピストン5の圧縮行程時に吐出路10を開弁させる。
In the
バルブヘッド6には、シリンダライナ3側の端面からシリンダヘッド7の吐出路10へ連通する出口開口部21が穿設され、吐出弁11がシリンダヘッド7の吐出路10の下部に配設される。吐出弁11は、外周部に複数の流入孔を有する一方、シリンダライナ3側の先端部には流入孔が形成されていないから、この先端部が内部のばねの付勢力によってバルブヘッド6の出口開口部21の近傍のシリンダヘッド7側の端面に当接することにより、閉弁することができる。
The valve head 6 is provided with an
吐出弁11は、圧縮行程時にピストン5がバルブヘッド6側へ伸長し始めると、シリンダライナ3側からの液体燃料の圧力によって、内部のばねの付勢力に抗して開弁する。また、吐出弁11は、ピストン5の最大伸長時にピストン5の突起16がバルブヘッド6の出口開口部21を貫通することにより、出口開口部21側から供給される液体燃料の圧力が急激に低下する。これにより、吐出弁11は、内部のばねの付勢力によってバルブヘッド6の出口開口部21の近傍のシリンダヘッド7側の端面に当接して、再び閉弁する。
When the
このように、ピストンロッド12とシリンダ2との間に、このピストンロッド12とシリンダ2との間を液密及び気密にするシール部30が配設される。シール部30は、リテイナ31を介してコイルばね32により軸方向の反ピストン5側に付勢されて、シリンダ2内に固定される。
In this way, a
図2に示すように、シール部30は、例えば、軸方向に層状に並設されると共に内周部がピストンロッド12の外周部に沿うようにそれぞれ形成された環状の、6つのパッキン部35〜40と、2つのスペーサ41,42とにより形成される。
As shown in FIG. 2, the
各パッキン部35〜40は、図3及び図4に示される2つ(複数個)のロッドパッキン45,46が組み合わされ、これらのロッドパッキン45,46が、軸方向に層状に同軸状に重ね合わされて形成される。ロッドパッキン45,46は、例えば、半径方向に平板状であって内周部内にピストンロッド12を挿通させることができるように環状に形成されたもので、柔軟性のあるフッ素樹脂複合材から形成される。
In each packing
図2に示すように、例えば最もピストン5側に配設されるパッキン部35は、2つの平板状のロッドパッキン45,46が軸方向に層状に同軸状に重ね合わされて配設され、これらのロッドパッキン45,46は軸方向断面形状がL字型に形成されたパッキンホルダ52内に収容されている。2つのロッドパッキン45,46の配置は、図示したものと左右の位置関係が逆の場合もある。
As shown in FIG. 2, for example, in the packing
図3及び図4に示すように、ロッドパッキン45,46は、それぞれ全周が略均等に3分割された形状の、3つ(複数個)の接線分割型リングセグメント47及び渦巻き分割型リングセグメント48からそれぞれ形成される。接線分割型リングセグメント47は、接線方向に分割部が形成され、渦巻き分割型リングセグメント48は、渦巻き型に分割部が形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図5に示すように、例えばロッドパッキン46の3つのリングセグメント48は、その外周部48bに凹設されたばね溝48cに、断面形状が略円形で全体が環状に形成された引張りばね51(付勢手段)が巻回されて一体となり、これによりロッドパッキン46が形成される。引張りばね51の付勢力により、各リングセグメント48がピストンロッド12の外周部に押圧されて密接する。ロッドパッキン45についも同様であるから、説明を省略する。
As shown in FIG. 5, for example, the three
これにより、シリンダ2とピストンロッド12との間が液密及び気密にされる。図2に示される他のパッキン部36〜40についても同様であり、上述の2つのロッドパッキン45,46の組み合わせにより形成される。
As a result, the space between the
ただし、例えば、パッキン部38については、これら2つのロッドパッキン45,46を軸方向に圧接させるため、軸方向断面形状が中心に向かって先細テーパ状に形成された第3のパッキン53が、軸方向に、かつロッドパッキン45,46と層状に同軸状に重ね合わされて取り付けられる。
However, for the packing
この場合、パッキン53に隣接するロッドパッキン45,46の軸方向断面形状は、全体は上述のように平板状であるが、パッキン53のテーパに合わせて一部がその逆テーパを有するように形成される。パッキン53は、内周部がピストンロッド12の外周部に密接するものではなく、シリンダ2とピストンロッド12との間を直接液密及び気密にするものではない。パッキン部39,40も同様である。
In this case, the axial cross-sectional shape of the
図3及び図4に示すように、ロッドパッキン45,46の各リングセグメント47,48はスリット49,50をそれぞれ有する。スリット49,50は、各リングセグメント47,48の内周部47a,48aの周方向中央部にその開口部49a,50aを有すると共に、各リングセグメント47,48の外周部47b,48b側へ、かつ、それらの内周部47a,48aから半径方向外側へ直線状に延びている。
As shown in FIGS. 3 and 4, each
図6に示すように、これらのスリット49,50は、ロッドパッキン45,46の各リングセグメント47,48の内周部47a,48aから、外周部47b,48bまでの半径方向長さL0 の40%〜70%の長さL1 に形成される。すなわち、スリット49,50は、リングセグメント47,48の内周部47a,48aから外周部47b,48bまでの半径方向長さL0 の40%〜70%の長さに相当する領域まで、内周部47a,48aから外周部47b,48b側へ延びている。
As shown in FIG. 6, these
スリット49,50が、ロッドパッキン45,46のリングセグメント47,48の内周部47a,48aから外周部47b,48bまでの半径方向長さL0 の40%未満の長さに相当する領域までしか、内周部47a,48aから外周部47b,48b側へ延びていない場合には、ロッドパッキン45,46の後述する極低温時における可撓性の増加が十分に図れないおそれがある。
The
一方、スリット49,50が、ロッドパッキン45,46のリングセグメント47,48の内周部47a,48aから外周部47b,48bまでの半径方向長さL0 の70%を
超える長さに相当する領域まで、内周部47a,48aから外周部47b,48b側へ延びている場合には、リングセグメント47,48自体の強度低下が懸念される。
On the other hand, the
以上の観点から、スリット49,50は、ロッドパッキン45,46のリングセグメント47,48の内周部47a,48aから外周部47b,48bまでの半径方向長さL0 の50%〜60%の長さに相当する領域まで、内周部47a,48aから外周部47b,48b側へ延びていることが望ましい。スリット49,50は、例えばウォータジェット加工などにより削成され、開口部の幅49a,50aは狭いものでよい。
From the above viewpoint, the
図2に示すパッキン部35〜40において、軸方向に層状に同軸状に重ね合わされた2つのロッドパッキン45,46の、隣接するロッドパッキン45,46に形成されたスリット49,50同士は、相互に周方向に所定角度だけずらされて、重ならないように配設される。
In the
図3と図4との対比で示されるように、例えばピストンポンプ1のパッキン部35においては、層状に重ね合わされた2つのロッドパッキン45,46の、隣接するロッドパッキン45,46のスリット49,50同士が、相互に周方向に約120°ずつ、すなわち略均等に3分割されたリングセグメント47,48 からなるロッドパッキン45,46において最大限の角度だけ、ずらされて配設されることにより、スリット49,50を通して液体燃料が洩れだすことが確実に防止される。図2に示す他のパッキン部36〜40も、同様である。
As shown in comparison with FIGS. 3 and 4, for example, in the packing
図2に示すように、パッキン部39を軸方向の両側から挟むように配設される2つのスペーサ41,42には、外周部に形成された環状の環状通路41a,42aと、その環状通路路41a,42aから内周部に向かって穿設された複数個の与圧通路41b,42bとが配設される。
As shown in FIG. 2, the two
上述のシリンダ2の窒素ガス供給路33、及び2つのスペーサ41,42の環状通路41a,42aと与圧通路41b,42bとを介して、窒素ガスが供給される。これによって、これらのスペーサ41,42よりもピストン5側に配設されるパッキン部35〜39が、窒素ガスにより与圧されて、液体燃料がシール部30から外部へより漏洩しないようにしている。
Nitrogen gas is supplied through the nitrogen
以上のように、本ピストンポンプ1のロッドパッキン45,46は、内周部47a,48aに開口部49a,50aを有すると共に、外周部47b,48b側へ延びるスリット49,50を備えるから、極低温の液体燃料の加圧用に使用されてロッドパッキン45,46が形状変化や材質硬化を起こしたとしても、ロッドパッキン45,46を多分割形成した場合に極めて近い作用によって、ロッドパッキン45,46全体としての可撓性が増加される。
As described above, the
このため、ロッドパッキン45,46が、引張りばね51の付勢力をかりて、ピストンロッド12の外周部に沿うように変形して良好に密接するようになり、シリンダ2とピストンロッド12との間から液体燃料が洩れだすことが防止される。スリット49,50の加工は容易であり、製造コストの増加にはつながらない。
Therefore, the
また、ロッドパッキン45,46は、周方向に連設されてなる3つのリングセグメント47,48から形成されると共に、これらのリングセグメント47,48にスリット49,50が形成されることにより、ロッドパッキン45,46の分割化による極低温時における可撓性の増加のみならず、各リングセグメント47,48についても極低温時における可撓性が増加する。
Further, the
したがって、ロッドパッキン45,46が極低温時においてもピストンロッド12の外周部により良好に密接して、シリンダ2とピストンロッド12との間から液体燃料が洩れだすことが防止される。
Therefore, the
さらに、リングセグメント47,48が、それらの内周部47a,48aの周方向中央部にスリット49,50の開口部49a,50aを有することにより、リングセグメント47,48の極低温時における可撓性が、リングセグメント47,48全体についてそれらの周方向に均一に増加される。
Further, since the
また、スリット49,50が、ロッドパッキン45,46のリングセグメント47,48の内周部47a,48aから半径方向外側へ直線状に延びることにより、ロッドパッキン45,46の極低温時における可撓性の増加が最良に図られる。また、スリットの加工も一段と容易になる。
Further, the
なお、上述のピストンポンプ1のロッドパッキン45,46は一例を示したにすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
The rod packings 45 and 46 of the
例えば、スリット49,50は、必ずしもロッドパッキン45,46を形成するすべてのリングセグメント47,48に形成される必要はなく、一部でもよい。また、スリット49,50の開口部49a,50aは、必ずしもリングセグメント47,48の内周部47a,48aの周方向中央部に配設されたものに限定されるものではない。さらには、スリット49,50は、必ずしもリングセグメント47,48の内周部47a,48aから半径方向外側へ延びるものや、直線状に延びるものに限定されるものではない。
For example, the
また、ロッドパッキンには、上述の接線分割型リングセグメント47や渦巻き分割型リングセグメント48以外の形状の分割部を有するものが多種あり、それらによって上述のロッドパッキン45,46を形成してもよいことは勿論である。また、ロッドパッキン45,46は、複数のリングセグメントによって分割形成されたものに限定されるものではない。その他、種々の変形が考えられる。
Further, there are various types of rod packings having a split portion having a shape other than the above-mentioned tangential split
1 ピストンポンプ
2 シリンダ
3 シリンダライナ
4 シリンダヘッド室
5 ピストン
6 バルブヘッド
7 シリンダヘッド
8 供給口
9 吐出口
10 吐出路
11 吐出弁
12 ピストンロッド
13 バルブ収容室
16 突起
17 吸入路
18 ピストンリング溝
19 ピストンリング
21 出口開口部
28,29 排出口
30 シール部
31 リテイナ
32 コイルばね
33 窒素ガス供給路
35〜40 パッキン部
41,42 スペーサ
41a,42a 環状通路
41b,42b 与圧通路
45,46 ロッドパッキン
47,48 リングセグメント
47a,48a 内周部
47b,48b 外周部
48c ばね溝
49,50 スリット
49a,50a 開口部
51 引張りばね
52 パッキンホルダ
53 パッキン
101 ピストンポンプ
102 シリンダ
103 シリンダライナ
104 シリンダヘッド室
105 ピストン
106 バルブヘッド
107 シリンダヘッド
108 供給口
109 吐出口
110 吐出路
112 ピストンロッド
113 バルブ収容室
118 ピストンリング溝
119 ピストンリング
121 シール部
122,123 ロッドパッキン
124,125 リングセグメント
128,129 排出口
L0 ,L1 長さ
1
Claims (5)
Said slit (49, 50), said characterized in that it extends linearly the inner peripheral portion of the ring segments (47, 48) from (47a, 48a) radially outwardly, of claims 1 to 4 The rod packing of the piston pump described in either.
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