活塞杆用刮油环及具备该刮油环的填料函的制作方法

本发明涉及活塞杆用刮油环，更详细而言，尤其是涉及船舶用的大型二冲程柴油机等中使用的活塞杆用刮油环及具备该刮油环的填料函。

背景技术：

通常在船舶用的大型二冲程柴油机中，在发动机的扫气室与曲轴室之间设置分隔板，活塞杆通过在该分隔板紧上方设置的收容气密环、刮油环的填料函而往复移动。例如在图13所示那样在日本特开昭60-18664公开的一般性的填料函400中，具有：利用气密环100和刮油环110对活塞杆300的外周进行密封，避免来自发动机扫气室的包含燃烧残渣物的气缸油流入曲轴室的密封功能；及将附着于活塞杆300的系统油刮落而返回曲轴室的刮油功能。

图13那样的以往的刮油环110由具有两条轨道部的分割成三部分的环主体的组合构成，在外周配接螺旋弹簧200，且重叠而装配于环槽。刮油环110通过螺旋弹簧200的收缩力将其内周面向活塞杆300的外周面进行按压施力，在活塞杆300的往复移动时，将附着于活塞杆表面而向扫气室侧移动的系统油刮落，防止系统油的过度的消耗。需要说明的是，为了使刮落的系统油的除去排出容易，通常在两条轨道部之间设有从内周侧向外周侧相连的通油孔210。

另外，在从刮油环槽的上方起的第一层的环槽设有连通孔401，来自发动机扫气室的包含燃烧残渣物的气缸油与未被刮油环110刮落而侵入的系统油的混合油从该连通孔401作为排泄物向外部排出，在第二层以下的环槽中，从活塞杆300刮落的系统油通过刮油环110的通油孔210而聚集于环槽底，通过在环槽的外周设置的孔402而返回曲轴室。通常，系统油与燃料或气缸油相比造价高，其消耗量对船舶的航行成本造成较大影响，因此具体而言，强烈地要求减少排泄物量而减少系统油的消耗量的情况。

为了提高刮油环的刮油功能，到目前为止实施了若干的改良。在日本特开2008-261364中，从图14(a)所示的以往的刮油环510开始，作为小型轻量、柔构造，作为用于实现油消耗量(排泄物量)的降低和长寿命化的构造，如图14(b)所示，公开了截面形状中轴向的宽度为5mm以上且15mm以下、径向的厚度包括分体的轨道部在内为17mm以上且23mm以下的刮油环610，日本特开2011-12758中，作为进一步提高追随性的结构，如图15(a)及图15(b)所示，公开了如下的刮油环：轴向宽度(h₁)为5mm以上且10mm以下、径向的厚度(a₁)除了轨道部之外为10mm以上且20mm以下的环主体710在周向上被分割成至少2个以上，在内周侧轴向中央部具备一条轨道部711，在外周侧轴向中央部具有螺旋弹簧的收容槽712，仅在上下侧面的单侧具备多个通油槽713。

日本特开2008-261364或日本特开2011-12758的刮油环与这以前的刮油环相比，对于排泄物量的降低有效。然而，排泄物量的降低也是永远的课题，要求进一步的降低是实情。

技术实现要素：

发明要解决的课题

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种刮油性能比以往优异且能够降低排泄物量的活塞杆用刮油环及具备该刮油环的填料函。

用于解决课题的方案

本发明者们为了进一步改善日本特开2011-12758的刮油环的追随性而降低排泄物量，进行了仔细研究的结果是能够想到如下情况：通过使刮油环具备的通油槽倾斜，得到进一步降低了油消耗量的刮油环的情况；及通过在刮油环的上侧面及下侧面这两方交替地具备通油槽，得到取得上下的平衡并进一步改善了追随性的刮油环的情况。

即，本发明的活塞杆用刮油环具有：环主体，具有与往复移动的活塞杆的外周面进行滑动接触的轨道部；及环状的螺旋弹簧，将所述轨道部向所述活塞杆的外周面进行按压施力，所述活塞杆用刮油环的特征在于，所述环主体在周向上被分割成至少两个以上，在内周侧轴向中央部具备一条所述轨道部，在外周侧轴向中央部具备所述螺旋弹簧的收容槽，在上侧面及下侧面中的至少一方具备多个通油槽，所述通油槽以使截面积从内周侧向外周侧扩大的方式倾斜。

另外，本发明的活塞杆用刮油环具有：环主体，具有与往复移动的活塞杆的外周面进行滑动接触的轨道部；及环状的螺旋弹簧，将所述轨道部向所述活塞杆的外周面进行按压施力，所述活塞杆用刮油环的特征在于，所述环主体在周向上被分割成至少两个以上，在内周侧轴向中央部具备一条所述轨道部，在外周侧轴向中央部具备所述螺旋弹簧的收容槽，在上侧面及下侧面的两侧上下交替地具备多个通油槽。

发明效果

本发明的活塞杆用刮油环使通油槽以截面积从内周侧向外周侧扩大的方式倾斜，由此能够使进入到上侧面的通油槽的油的除去排出容易。而且，若在上侧面及下侧面这两方交替地具备通油槽，则取得上下的平衡并进一步降低断面惯性矩而改善追随性，能够发挥优异的刮油性能。在上下侧面的两侧形成通油孔的情况下，上侧面的通油槽和相邻的下侧面的通油槽之间的与环主体的轴垂直的方向的内周侧的分离距离及外周侧的分离距离都设为规定的距离，由此也能够维持作为刮油环所需的刚性。此外，在将刮油环重叠多个而装配于1个环槽的情况下，若以使上下相邻的刮油环的通油槽相对的方式组合，则能够扩大通油槽的大小，能够更容易地排出油。

附图说明

图1是示意性地表示装配有本发明的活塞杆用刮油环的填料函的剖视图。

图2(a)是表示本发明的活塞杆用刮油环的(仅在上侧面具备通油槽的)一例的图，是该环的从轴向观察到的俯视图。

图2(b)是图2(a)所示的活塞杆用刮油环的从半径方向外周侧观察到的主视图的一部分。

图2(c)是图2(a)所示的活塞杆用刮油环的A-A剖视图。

图3(a)是表示本发明的活塞杆用刮油环的(在上侧面及下侧面的两侧具备通油槽的)另一例的图，是该环的从轴向观察到的俯视图。

图3(b)是图3(a)所示的活塞杆用刮油环的从半径方向外周侧观察到的主视图的一部分。

图3(c)是图3(a)所示的活塞杆用刮油环的B-B剖视图。

图4(a)是表示本发明的活塞杆用刮油环的(在上侧面及下侧面的两侧具备通油槽的)又一例的图，是该环的从轴向观察到的俯视图。

图4(b)是图4(a)所示的活塞杆用刮油环的从半径方向外周侧观察到的主视图的一部分。

图4(c)是图4(a)所示的活塞杆用刮油环的C-C剖视图。

图5是在本发明的活塞杆用刮油环的上侧面侧具有销的一例，是具有销的部分的剖视图。

图6是在本发明的活塞杆用刮油环的上侧面侧具有销的另一例，是具有销的部分的剖视图。

图7是在本发明的活塞杆用刮油环的下侧面侧具有销孔的一例，是具有销孔的部分的剖视图。

图8是在本发明的活塞杆用刮油环的下侧面侧具有销孔的另一例，是具有销孔的部分的剖视图。

图9是表示在装配有本发明的活塞杆用刮油环的填料函中，将刮油环重叠成3层而装配于1个环槽的状态的剖视图的一例。

图10是表示在装配有本发明的活塞杆用刮油环的填料函中，将刮油环重叠成3层而装配于1个环槽的状态的剖视图的另一例。

图11是表示在装配有本发明的活塞杆用刮油环的填料函中，将刮油环重叠成3层而装配于1个环槽的状态的剖视图的又一例。

图12是表示在装配有本发明的活塞杆用刮油环的填料函中，将刮油环重叠成3层而装配于1个环槽的状态的剖视图的再一例。

图13是示意性地表示装配有以往的活塞杆用刮油环的填料函的剖视图。

图14(a)是表示装配有以往的另一方式的活塞杆用刮油环的填料函的剖视图。

图14(b)是表示装配有日本特开2008-261364公开的小型轻量、柔构造形态的刮油环的填料函的剖视图。

图15(a)是表示日本特开2011-12758公开的以往的又一方式的活塞杆用刮油环的图，是该环的从轴向观察到的俯视图。

图15(b)是图15(a)所示的活塞杆用刮油环的D-D剖视图。

具体实施方式

图1是示意性地表示装配有本发明的实施方式的活塞杆用刮油环1的填料函10的截面的图，刮油环1重叠成3层而收容于各环槽。刮油环1在内周侧轴向中央部具有与进行往复移动的活塞杆30的外周面滑动接触的一条轨道部2，在形成于外周侧轴向中央部的螺旋弹簧收容槽7中具备将所述轨道部2向所述活塞杆30的外周面进行按压施力的环状的螺旋弹簧3。而且，图2(a)～图2(c)示出本发明的实施方式的一例，图2(a)是分割成三部分的刮油环1的环主体的从轴向观察到的俯视图，图2(b)是该环的从半径方向外周侧观察到的主视图的一部分，图2(c)是该环的A-A剖视图。刮油环1仅在上侧面具备多个通油槽4，通油槽4以从内周侧向外周侧扩大截面积的方式倾斜。通过该倾斜，进入到通油槽4的气缸油或系统油容易向环槽的底侧流动。通油槽4的倾斜角度θ相对于与环主体的轴(平行于活塞杆进行往复移动的方向)垂直的方向优选为3～30°，更优选为5～20°。在此，内周侧的槽深度设为不到达轨道部2的程度。

图3(a)～图3(c)示出本发明的实施方式的另一例，图3(a)是刮油环11的环主体的从轴向观察到的俯视图，图3(b)是该环的从半径方向外周侧观察到的主视图的一部分，图3(c)是该环的B-B剖视图。刮油环11在上侧面及下侧面的两侧交替地具备多个通油槽，内周侧的槽深度设为不到达轨道部12的程度。将通油槽14交替地形成于上下侧面的两侧的情况与仅形成于上下侧面的单侧的情况相比，有助于上下的平衡改善和由断面惯性矩的进一步降低产生的追随性的提高这两方。在此，为了提高追随性，并且维持作为刮油环所需的刚性，上侧面的通油槽14与相邻的下侧面的通油槽14之间的与环主体的轴垂直的方向的内周侧的分离距离(t)及外周侧的分离距离(t’)、即在上下侧面不具有通油槽的部分的距离都优选为2mm以上(参照图3(a))。分离距离(t及t’)更优选为2.5mm以上，进一步优选为3mm以上。

图4(a)～4(c)示出使图3(a)～3(c)所示的刮油环的通油槽倾斜的本发明的实施方式的又一例。将通油槽24形成于上侧面及下侧面的两侧时的通油槽24的倾斜角度θ根据与螺旋弹簧的收容槽27的关系，相对于与环主体的轴垂直的方向而优选为3～10°，更优选为5～8°。

此外，所述通油槽4、14、24的内周侧开口面积率优选为5～35％。更优选为7～30％，进一步优选为9～27％。

另外，如图5及图6所示，本发明的活塞杆用刮油环11、21在环主体的上侧面侧优选具有销18、28，所述销18、28用于和与上侧相邻的另一活塞杆用刮油环11、21结合，如图7及图8所示，在环主体的下侧面侧优选具有销孔19、29，所述销孔19、29用于和与下侧相邻的另一活塞杆用刮油环11、21的销18、28结合。上述的活塞杆用刮油环11、21优选重叠多个而装配于填料函10的1个环槽，优选包含相邻的活塞杆用刮油环11、21的通油槽14、24相对配置的活塞杆用刮油环的组合。图9及图10成为在重叠成3层的刮油环中，下侧两层的刮油环的通油槽14、24相对配置，通油槽的截面积扩大为2倍(14+14、24+24)，气缸油或系统油容易流入通油槽的形态。图11及图12是将图9及图10所示的剖视图所示的通油槽的相邻的通油槽剖切了的剖视图，示出上侧两层的刮油环的通油槽14、24相对配置的情况。

销18、28及销孔19、29的结合部只要将3个分割的刮油环组合而为一个部位即可，可以通过在销孔19、29设置间隙来保持各刮油环对于活塞杆30的追随性。通常，刮油环利用环槽内的侧间隙，伴随着活塞杆的上下移动而倾斜。在图13、图14(a)及图14(b)的轨道为两条的刮油环110、510、610的情况下，由于倾斜而在单侧的轨道与活塞杆之间形成间隙，但是在本发明的刮油环1、11、21中，利用1个螺旋弹簧3对1个轨道2、12、22进行按压施力，且在销孔19、29存在间隙，因此能够灵活地追随活塞杆30，也具有即使刮油环1、11、21倾斜，在轨道2、12、22与活塞杆30之间也难以形成间隙这样的特征。

实施例

实施例1

作为实施例1，在缸径700mm、冲程2600mm的6气缸大型二冲程低速柴油机用中，制造了内径270mmφ、外径305mmφ、宽度(h1)7mm、包含轨道部的厚度(a1)17.5mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度4.5mm的沿周向分割成三部分的铅青铜铸件(CAC603)制刮油环主体。在此，槽宽22mm、内周侧槽深度2.0mm、倾斜角5°的通油槽在环主体中仅在上侧面形成5个，在环整体中在上侧面形成15个。填料函具有4层环槽，所述环槽将上述刮油环重叠成2层而装配，刮油环为了重叠成2层而装配，在下层的刮油环安装与上层的刮油环的销孔结合的销，在上层的刮油环形成有与下层的刮油环的销结合的销孔。而且，与上述的刮油环组合的螺旋弹簧(SWPB制)将面压调整成为0.13MPa。

比较例1

作为比较例1，除了以图15(b)所示的刮油环710的截面形状将通油槽以槽深度2.5mm形成为水平以外，与实施例1相同，制造了内径270mmφ、外径305mmφ、宽度(h1)7mm、包含轨道部的厚度(a1)17.5mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度4.5mm的周向分割成三部分的铅青铜铸件(CAC603)制刮油环主体。

[1]实机试验1

利用搭载有缸径700mm、冲程2600mm的6气缸大型二冲程低速柴油机的油轮进行实机试验，准备了6气缸量的装配有实施例1的刮油环的填料函A、6气缸量的装配有比较例1的刮油环的填料函B。实机试验在全部6气缸中使用填料函B而开始，经过了1008小时之后，将填料函B更换为填料函A，进一步进行了1008小时。表1中，以将比较例1的第一气缸的经过24小时的时候的排泄物量(l/天)作为1的相对量来表示各气缸的24小时、504小时、1008小时的排泄物量(l/天)。

[表1]

实施例1的初期排泄物量(24小时)与比较例1的初期排泄物量相比为93.3％，通过使用本发明的刮油环，降低了6.7％。而且，即使经过1008小时，排泄物量也几乎不变化。

实施例2

作为实施例2，在缸径800mm、冲程2800mm的7气缸大型二冲程低速柴油机用中，制造了内径310mmφ、外径345mmφ、宽度(h1)8mm、包含轨道部的厚度(a1)17.5mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度4.5mm的周向分割成三部分的铅青铜铸件(CAC603)制刮油环主体。将槽宽30mm、槽深度2.5mm的通油槽在环主体中在上侧面和下侧面交替地在上侧面形成5个，在下侧面形成4个，在环整体中在上侧面形成15个，在下侧面形成12个。在此，通油槽间的分离距离中，将内周侧的分离距离(t)设为5.37mm，将外周侧的分离距离(t’)设为7.64mm。填料函设为具有4层环槽的结构，所述环槽将上述的刮油环重叠成2层而装配，刮油环为了重叠2层而装配，在下层的刮油环安装与上层的刮油环的销孔结合的销，在上层的刮油环形成有与下层的刮油环的销结合的销孔。通过该结合，取得上下相邻的刮油环的通油槽相对的位置关系。而且，与上述的刮油环组合的螺旋弹簧(SWPB制)将面压调整成为0.24MPa。

比较例2

作为比较例2，以图14(a)所示的刮油环510的形状，制造了内径310mmφ、外径358mmφ、宽度(h1)22mm、包含轨道部的厚度(a1)26.5mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度4.5mm的周向分割成三部分的以往的铸铁(FC250)制刮油环主体。在此，螺旋弹簧(SWPB制)将面压调整成为以往的0.38MPa。

[2]实机试验2

利用搭载有缸径800mm、冲程2800mm的7气缸大型二冲程低速柴油机的油轮进行实机试验，因此准备了7气缸量的装配有实施例2的刮油环的填料函C、7气缸量的装配有比较例2的刮油环的填料函D。实机试验在全部7气缸中使用填料函D而开始，在经过了1008小时之后，将填料函D更换为填料函C，进一步进行了1008小时。表2中，通过以比较例1的第一气缸的经过24小时的时候的排泄物量(l/天)为1的相对量来表示各气缸的24小时、504小时、1008小时的排泄物量(l/天)。

[表2]

实施例2的初期排泄物量(24小时)与比较例2的初期排泄物量相比为20.9％，通过使用本发明的刮油环，降低得较大(79.1％)。而且，即使经过1008小时，排泄物量也几乎不变化。

实施例3

作为实施例3，在缸径370mm、冲程880mm的3气缸大型二冲程低速柴油机用中，制造了内径138mmφ、外径165mmφ、宽度(h1)6mm、不包含轨道部的厚度(a1)9mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度4.5mm的周向分割成三部分的铅青铜铸件(CAC603)制刮油环主体。在此，将槽宽13mm、内周侧槽深度1.5mm、倾斜角8°的通油槽在环主体中在上侧面和下侧面交替地在上侧面形成5个，在下侧面形成4个，在环整体中在上侧面形成15个，在下侧面形成12个。在此，通油槽间的分离距离中，将内周侧的分离距离(t)设为2.38mm，将外周侧的分离距离(t’)设为3.85mm。填料函设为具有4层环槽，所述环槽将上述的刮油环重叠成3层而装配，刮油环为了重叠成3层而装配，在下层的刮油环的上侧面安装与中层的刮油环的销孔结合的销，在中层的刮油环的下侧面和上侧面分别形成与下层的刮油环的销结合的销孔、与上层的刮油环的销孔结合的销，在上层的刮油环的下侧面形成与中层的刮油环的销结合的销孔。通过该结合，取得上中层及中下层的上下相邻的刮油环的通油槽相对的位置关系。而且，与上述的刮油环组合的螺旋弹簧(SWPB制)将面压调整成为0.13MPa。

比较例3

作为比较例3，以图13所示的具有两条轨道部的刮油环110的形状，制造了内径138mmφ、外径169mmφ、宽度(h1)9mm、包含轨道部的厚度(a1)15.5mm、轨道部的宽度1.5mm、轨道部的厚度5.0mm的周向分割成三部分的以往的铸铁(FC250)制刮油环主体。在此，螺旋弹簧(SWPB制)将面压调整成为以往的0.13MPa。

[3]实机试验3

利用搭载有缸径370mm、冲程880mm的3气缸大型二冲程低速柴油机的船舶进行实机试验，因此准备了3气缸量的装配有实施例3的刮油环的填料函E，3气缸量的装配有比较例3的刮油环的填料函F。实机试验在全部3气缸中使用填料函F而开始，经过了1008小时之后，将填料函F更换为填料函E，进一步进行了1008小时。表3中，通过以比较例3的第一气缸的经过24小时的时候的排泄物量(l/天)为1的相对量来表示各气缸的24小时、504小时、1008小时的排泄物量(l/天)。

[表3]

实施例3的初期排泄物量(24小时)与比较例3的初期排泄物量相比为3％，通过使用本发明的刮油环，显著地降低(97％)。而且，即使经过了1008小时，排泄物量也几乎不变化。