(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復圧縮機の吐出量を制御するための電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）であって、該アクチュエータは、一端で往復圧縮機の吸気弁（３）と協働し、他端で磁化可能材料からなる可動エレメント（１８）と協働するように設計された可動ロッド（１２、１２’）と、前記可動エレメント（１８）を収容する少なくとも一つのチャンバ（１７）とを備え、該チャンバ（１７）に対向する座（２８）内に配置された電磁石の少なくとも一つのコイル（２９、２９’）が該チャンバ（１７）上に突出し、前記コイル（２９、２９’）と前記チャンバ（１７）との間には、非磁性材料製の少なくとも一つの保護エレメント（３０、３０’、３０”）が配置され、該保護エレメント（３０、３０’、３０”）には、静的封止エレメント（３１、３２）が設けられ、可動エレメント（１８）を収容するチャンバ（１７）から電磁石のコイル（２９、２９’）を離間させておくように設計された、アクチュエータにおいて、
非磁性材料製の前記保護エレメント（３０”）は、少なくとも二組の静的封止エレメント（３１、３２）を備え、一組目は保護エレメントに対して内側に配置され、二組目は保護エレメントに対して外側に配置され、ガス回収孔（４２、４２’）が前記静的封止エレメントの組の間に設けられ、ガス抽気及び洗浄回路に接続するために少なくとも一つの孔（３５）がチャンバ（２３）に設けられることを特徴とする、電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項２】
非磁性材料製の前記保護エレメント（３０、３０’、３０”）が環状形状である、請求項１に記載の電機機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項３】
前記可動エレメント（１８）に対してチャンバ（１７）の側に配置された、対向する二つの電磁石コイル（２９、２９’）を備え、該電磁石の各コイル（２９、２９’）には、非磁性材料製の関連する保護エレメント（３０、３０’、３０”）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電機機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項４】
非磁性材料製の前記保護エレメント（３０、３０’）が、少なくとも一つの内側封止エレメント（３１）と少なくとも一つの外側封止エレメント（３２）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項５】
非磁性材料製の前記保護エレメント（３０）が、第一内側リング（１３０）と、第二外側リング（３３０）とを備え、該第一リンと該第二リングとはスポーク（２３０）によって接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項６】
前記保護エレメント（３０、３０’、３０”）が、静的封止エレメント（３１、３２、１０、１６，２７）のみを備える、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項７】
前記ロッド（１２）が、機械的手段（３７）によって、吸気弁（３）のプッシャー（４）のロッド（７）に接続するように設計されている、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項８】
前記機械的手段（３７）が、吸気弁（３）のカバー（３０３）に着脱可能に接続されたフランジ付本体（３９）内部に収容されており、該フランジ付本体（３９）に流体密封的に接続された少なくとも一つカバー（４１）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の電機機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項９】
可動エレメント（１８）の位置を検出するためにセンサ（２４）が内部に配置されたチャンバ（２３）を備え、該センサ（２４）には、非磁性材料製の関連する保護エレメント（２６）が設けられ、該保護エレメント（２６）には少なくとも一つの封止エレメント（２７）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電機機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項１０】
ロッド（１２）が内部でスライドする本体（２０９）を備え、該本体（２０９）には、ガスを回収するための第一径方向孔（３３）と、不活性バリア流体、好ましくは窒素を送るための第二径方向孔（３４）とが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【請求項１１】
一端で前記本体（２０９）と一体的であり、他端でロッド（１２）と一体的であるふいご（４４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械式アクチュエータ（９、９’、９”、９”’）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復圧縮機、特に往復圧縮機の吐出量を制御するためのアクチュエータ、さらに具体的には往復圧縮機の吸気弁の連続的リターンフロー制御を行うための電気機械式アクチュエータ、つまり各圧縮サイクル毎に吸気弁を制御することができる電気機械的アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リターンフロー制御は、往復圧縮機のフロー制御の既知のシステムの一つであり、最大フロー時に吸気弁の閉鎖を閉鎖点に対して遅らせることにより実行する。圧縮機のシリンダに入るガスは、吸気弁が開放されている間の圧縮ストロークの長さに比例する量だけ、吸い込み管内を逆流する。
【０００３】
以下の説明において、「動的」シール、ワッシャ、封止エレメント、並びに「静的」シール、ワッシャ、封止エレメントに言及することを指摘しておきたい。この「動的」封止エレメントという術語は、二つの部品間に封止エレメントが配置され、その一方の部品が移動するために摩耗する封止エレメントを意味し、よって摩擦及び動的摩耗を受けるエレメントであり、一方「静的」封止エレメントは、固定された二つの部品間に位置する封止エレメントを意味し、よって移動によって生じる摩耗を受けない。
【０００４】
ごく最近では、電磁アクチュエータからなる、往復圧縮機用のいくつかの様々なリターンフロー制御装置が従来技術として実施されており、このような従来技術には、往復圧縮機の連続的制御のための装置に関する本願出願人のWO 2008/000698、電磁アクチュエータを備えるバルブに関するUS 7,651,069、吐出量が制御された往復圧縮機に関するUS 2012/0260796、往復圧縮機の吐出量を制御する方法及び吐出量が制御された往復圧縮機に関するWO 2011/119879が含まれる。
【０００５】
通常、電磁式の調整装置には、圧縮機の吸気弁と協働するアクチュエータのロッドとさらに協働する可動エレメントを動かす電磁石が設けられており、多様な圧力で多様なガスを用いて操作しなければならないことが多く、そのようなガスの多くは極めて引火性の高い精油所ガス等である。
【０００６】
このような装置において解決すべき主な問題の一つは、どこからか入ってきて、電磁石のコイルや、可動エレメントの位置センサ等の関連電子機器に接触する圧縮ガスを防ぐことであり、実際に、大気中の酸素と可燃性ガス等との混合物は、電気式の点火源に触れると爆発し得る。
【０００７】
最先端の技術では、このような電気機械式アクチュエータ、より一般的には往復圧縮機に使用する全てのアクチュエータには、空気圧式でも油圧式でも、アクチュエータのロッド上に配置された動的シールが設けられており、US 2010/0086415に記載される往復圧縮機はその一例として挙げることができるであろう。
【０００８】
段階的にフロー制御するリターンフロー制御に使用する通常のアクチュエータとは異なり、連続フロー制御を行うことができるリターンフロー制御に使用するアクチュエータは、非常に高い作動頻度となり、例えば、６００ｒｐｍで回転する圧縮機は、連続的にリターンフロー制御すると、１年間でアクチュエータを略３億１５００万サイクル作動させる必要があり、これはつまりアクチュエータの電機子及び関連するロッドを３億１５０００万回下方に移動させ、同じ回数だけ上方に移動させる必要があると考えれば充分である。アクチュエータのロッドは、環状封止エレメントが配置された関連する座内でスライドするので、この種のアクチュエータの最も大きな問題の一つは、このような封止エレメントが摩耗して、電機子を格納するチャンバに圧縮ガスが侵入して、アクチュエータの電磁石のコイルに接触する危険性があるということである。
【０００９】
圧縮ガスがチャンバ内に逆流する危険性を低減するために、特にロッドのシールが摩耗した場合には、ロッドを通してガスを回収するシステムを使用すること、及び窒素バリア若しくは危険性を低減する同様な不活性ガスのバリアを使用することが知られているが、これらは全てに効果があるわけではないことがわかっている。
【００１０】
このような封止エレメントに沿ってアクチュエータのロッドがスライドするが、封止エレメントは、圧縮ガス内に存在し得る不純物や金属粒子によっても損傷を受ける場合がある。
【００１１】
さらに、空気圧式若しくは油圧式アクチュエータとは異なり、電気機械式アクチュエータは、ロッドの動的封止エレメントが破損を受けると、アクチュエータのロッドからのガス漏れにより、水素、エチレン等の可燃性の高いガス、より広くは様々な炭化水素類の場合には、電磁石を格納するチャンバ内にガスが侵入すると、圧縮機全体の安全性リスクが高くなる。
【００１２】
周知のように、電磁石のコイルに影響を与える圧縮ガスの侵入を防ぐためには、樹脂加工処理を施すが、この樹脂加工は、圧縮ガスが侵入しないことを担保するのに充分ではない。また、樹脂加工内部若しくは下方に空気が取り残される可能性があり、ガスの侵入はアクチュエータだけでなく、圧縮機自体をも危険にさらすということも考えるべきである。実際、往復圧縮機の操作は多様な圧力で行われる可能性があり、吸気圧力は１００バールを越えることもあるということを覚えておくべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００８/０００６９８号
【特許文献２】米国特許第７６５１０６９号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２/０２６０７９６号
【特許文献４】国際公開第２０１１/１１９８７９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１０/００８６４１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の一つの目的は、上述した既知のアクチュエータやシステムの欠点や問題点を克服する、往復圧縮機の吐出量を連続的にリターンフロー制御するためのアクチュエータ、つまり各圧縮サイクルで吸気弁に作用することができるアクチュエータ、よって、より安全で、バランスのとれた、信頼性の高い、往復圧縮機の従来の自動吸気弁に適用可能なアクチュエータ、従って、非常に安全で、特に非常に可燃性の高いガスを含む環境下で使用した場合に安全で、圧力補正の観点からみて有利なアクチュエータ、つまり内圧の観点からみてバランスのとれた、様々な動く部品間の摩擦を制限するという観点から有効なアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的及びその他の目的は、本発明により、請求項１に記載する往復圧縮機の吐出量を制御するためのアクチュエータによって達成される。有利なさらなる特徴は従属項に記載する。
【００１６】
本発明の第一の特徴によれば、往復圧縮機の吐出量を制御するための電気機械式アクチュエータは、一端で往復圧縮機の少なくとも一つの吸気弁と協働し、他端で磁化可能材料からなる可動エレメントと協働するように設計された可動ロッドと、前記可動エレメントを内部に収容し、少なくとも一つの電磁石が対向する少なくとも一つのチャンバとを備え、前記電磁石のコイルが、前記チャンバに対向する座内に配置され、前記コイルと前記チャンバとの間には、非磁性材料製の少なくとも一つの保護エレメントが配置され、該保護エレメントには、静的封止エレメントが設けられ、可動エレメントを収容するチャンバから電磁石のコイルを離間させておくことができることを特徴とする。
【００１７】
有利には、電磁石のコイルのための少なくとも一つの非磁性保護エレメントを備え、少なくとも一つの静的シールを設けた、往復圧縮機の吐出量を連続的にリターンフロー制御するための本発明の電気機械式アクチュエータは、非常に信頼性が高く、安全で、可動部品の摩擦の観点から見て効率的であり、生じる圧力の観点から見て非常にバランスが取れている。
【００１８】
ロッドに設けられた動的シールに代えて、若しくはこれに加えて、静的封止エレメントを使用することにより、特に精油所ガス等の易可燃性ガスを処理する場合に、より高レベルの安全性を提供することができる。
【００１９】
非磁性保護エレメントを使用することにより、生成する磁界に影響を与えることなく、電磁石のコイルを保護することができる。これは、非磁性エレメントが、電磁石が生成する磁界を電機子上で閉じさせ、非磁性エレメント上では閉じさせないためである。
【００２０】
さらに、非磁性エレメントを使用することにより、本発明の制御アクチュエータの別の構成では、動的シールを完全になくすことができる。この別の電磁アクチュエータ構成では、動的シールを使用せずに、システムにさらなる効果をもたらすことができる。まず、システムの最重要点の一つとして、システムの高い信頼性が、動的シールをなくすことによって表される。さらに別の構成により、第二の実質的利点が提供される。ロッドに配置された動的シールを無くすことにより、動く部品が同じ環境下におかれ、可動エレメントつまり電機子にかかる圧力が互いに相殺されるので、
バランスのとれたシステムを得ることができる。従って、動的シールを無くすことにより、US 7,651,069等に記載されるような複雑な圧力補償システムに頼ることなく、バランスのとれたシステムを得ることができる。
【００２１】
アクチュエータのロッドに動的ワッシャが存在することによる別のマイナスの側面は、上述したように、摩擦が生じることに関連している。よって、電磁石のコイルを保護するために配置した静的シールを装着した非磁性手段の存在により、より高レベルの安全性と共に、システム全体のより高い信頼性を保証することができる。
【００２２】
さらに、本発明のアクチュエータにはさらに、電気位置センサを設けた領域に、非磁性且つ非導電性のエレメントを設けることができ、これにより、センサ下方のチャンバ内のガスが、センサの電気部品に接触することを防ぐことができる。
【００２３】
センサが配置されたチャンバに、このチャンバを抽気回路に接続する少なくとも一つの孔を設けることができる。知られているように、爆発性のガスを圧縮する圧縮機は、始動前に、窒素で洗浄サイクルを行って、圧縮機から空気を除去する。この洗浄サイクル中に、あらゆるチャンバ内のいかなる取り残された空気も除去する必要がある。バルブによって制御される抽気回路に接続する孔を使用することにより、圧縮機洗浄操作中にチャンバからいかなる取り残された空気をも排出することができる。
【００２４】
電磁石のコイルの非磁性保護エレメントは、一般的に、単純な環状形状であり、或いは非磁性材料製の保護エレメントには、これを定位置に保持するために、第一内側リング及び第二外側リングを設けてもよい。このようなリングは好ましくは互いに同軸的で、適切なスポークによって連結されている。
【００２５】
本発明のアクチュエータはさらに、吸気弁のプッシャーのロッドをアクチュエータのロッドに接続するための機械的手段を備えていてもよい。この手段の目的は、システムの信頼性を高める、特に二つのロッド間の接触領域に生じる摩耗を回避し、複雑な遊び補償システムに頼らないようにすることにある。好ましい構成では、吸気弁を圧縮機のシリンダのハウジング内に挿入し、バルブカバーでその位置にロックする。次いで、電気機械式アクチュエータを挿入したフランジ付本体をバルブカバー上に接続する。フランジ付本体上に存在する適切なカバー及び適切な工具によって、機械的手段をねじ止めして、二つのロッドを一体的にする。
【００２６】
本発明のさらなる特徴及び利点は、非限定的例示として示され、添付図面に言及する以下の説明によってよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による、往復圧縮機の吐出量を制御するための電気機械式アクチュエータの、対向する電磁石を設けた第一実施態様、及び非磁性保護エレメントの第一実施態様の断面図である。
【図２】図２は、図１の電気機械式アクチュエータを拡大した図である。
【図３】図３は、図１及び図２のアクチュエータに使用する非磁性エレメントの一つを示す斜視図である。
【図４】図４は、図３の非磁性エレメントの断面斜視図である。
【図５】図５は、非磁性保護エレメントの実施態様変更例を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５の非磁性エレメントの断面斜視図である。
【図７】図７は、本発明のアクチュエータの第二実施態様であり、図４及び図５に示す非磁性保護エレメントの実施態様変更例を備えている。
【図８】図８は、図７のアクチュエータのさらなる断面図であり、関連するロッドが、機械的手段によって、往復圧縮機の吸気弁のプッシャーのロッドに連結されている。
【図９】図９は、本発明のアクチュエータのさらなる変更例の断面図であり、単一の電磁石が設けられている。
【図１０】図１０は、本発明のアクチュエータのさらなる変更例の断面図であり、非磁性保護エレメントに対応する位置にガス回収孔が設けられている。
【図１１】図１１は、一端がアクチュエータの下方本体と一体的で、他端がアクチュエータのロッドと一体的であるふいごの使用を意図したアクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面、特に図１及び図２を参照して、符号１は、往復圧縮機（部分的に表示する）のシリンダを示し、このシリンダは単動式でも複動式でもよく、内部でピストン２がスライドする。シリンダの壁には、吸気弁３を格納するために開口１０１が設けられている。吸引チャンバ２０３は吸い込み管５０１をチャンバ５０２と連通させ、このチャンバ５０２内で流体を圧縮する。弁３は、カバー３０３によってシリンダ１内にロックされている。吸気弁３は主に、ガスを通すためのダクト１１３を備える弁座９０３と、同様にガスを通すためのダクト５０３を備える対向座１０３と、弾性負荷手段６０３と、少なくとも一つの封止エレメント７０３と、脚部１０４を介して閉鎖器７０３に作用して弁３を開位置へ押し開けるために、開口１０１に対して軸方向にスライドするプッシャー４と、から構成される。カバー３０３の、シリンダチャンバ５０２に面している部分とは反対側の部分には、軸方向穴８が設けられ、その中に電気機械式アクチュエータ９が挿入され、ピン１１によってカバー３０３に締結される。アクチュエータ９のロッド１２はアクチュエータの本体２０９内で軸方向にスライド可能で、ガイドエレメント１３によって案内される。アクチュエータ９のロッド１２の下端は、プッシャー４のロッド７の上端に当接する。アクチュエータの本体２０９内に封止エレメント１４が設けられ、この封止エレメント１４は、本体２０９内に作られた適当な座内に収容され、封止エレメントと接触したまま並進運動するロッド１２との封止を確実にしなければならないため、基本的にはいわゆる動的封止エレメントである。アクチュエータ９は実質的に前記下方本体２０９と、中央本体３０９と、上方本体４０９とから構成され、これらは適当なピン１５によって互いに着脱可能に締結される。封止エレメント１６は、アクチュエータの中央本体３０９と上方及び下方本体２０９、４０９との間に配置され、この場合、この封止エレメントと接触したまま移動する部材や他のエレメントはないため、いわゆる静的封止エレメントとなる。アクチュエータ９内部にはチャンバ１７があり、その内では、磁化可能な材料からなる可動エレメント１８が、チャンバ１７の壁に接触しているガイドエレメント１９等によって、スライド可能になっている。この可動エレメントつまり電機子１８は、アクチュエータのロッド１２と一体的であり、図面に示すように、チャンバ１７内で電機子を中央位置に保持しようとする一対のバネ２０、２１と両側で接触している。バネ２０は、アクチュエータのロッド１２の周囲に配置され、一端で、アクチュエータの下方本体２０９に作られた適当な座の底部に接触し、他端で電機子１８の下部に接触している。バネ２１も、バネ２０と整列してロッド１２の周囲に配置されており、一端で電機子１８の上部と接触し、他端で、アクチュエータの上方本体４０９に作られた座の底部に接触している。アクチュエータのロッド１２は、上方本体４０９の穴２２から上方チャンバ２３内へ突出しており、このチャンバ内には位置センサ２４が設けられ、好ましくはアクチュエータ９の上方本体４０９の上に配置される非磁性支持エレメント２５に接続されている。このセンサ２４は、ロッド１２の位置、よってこれと一体的である電機子１８の位置を検出し、吸気弁３の閉位置を効果的に制御する。センサ２４を保護するために非磁性材料からなるエレメント２６が設けられ、チャンバ２３内にあるガスが、センサ２４が取り付けられている電気部品と接触しないように、封止エレメント２７が装着されている。アクチュエータの下方本体２０９には、チャンバ１７に面している環状座２８が設けられている。この座２８は、電磁石のコイル２９と、非磁性材料からなる環状保護エレメント３０とを収容し、この保護エレメントは、コイル２９とチャンバ１７との間、最終的には電磁石のコイル２９と可動電機子１８との間に介在する。アクチュエータの上方本体４０９にも環状座２８’が設けられ、電磁石のコイル２９’と、コイル２９’を保護するための非磁性材料からなる別の環状エレメント３０’とを収容する。どちらの非磁性環状エレメント３０にも、少なくとも一つの内側封止エレメント３１と少なくとも一つの外側封止エレメント３２とが設けられ、この場合、静的封止エレメントが有利である。この二つのコイル２９、２９’は軸方向に対向している。図１及び図２を見ると簡単に推測できるように、非磁性材料からなるこれらの環状エレメント３０は、組み立て及び接続中に、アクチュエータ９の中央本体３０９と上方又は下方本体４０９、２０９との間に挿入することができる。さらにアクチュエータ９は、これら別個の本体２０９、３０９、４０９から形成することができるので、これら非磁性封止エレメント３０は必要に応じて容易に交換可能である。この非磁性エレメント３０を使用することにより、電磁石のコイル２９、２９’を、発生する磁場に影響を与えずに保護することができる。実際、図２を参照して、非磁性エレメント３０は、電磁石のコイル２９、２９’によって発生する磁場Ｍ、Ｍ’が非磁性エレメント３０上ではなく、電機子１８上で閉じるようにすることができる。静的封止エレメント３１、３２を設けた非磁性エレメント３０を追加することによって得られるさらなる利点は、ロッド１２がその上をスライドする動的封止エレメント１４が摩耗により応力を受けて破損し、電気機械式アクチュエータの安全性が危険にさらされた場合であっても、アクチュエータ９の優れた封止を保証できる点にある。アクチュエータの安全性は、水素、エチレン、精油所ガス等の非常に可燃性の高い圧縮ガスの存在下では特に重要であり、静的封止エレメント３１、３２を装着した非磁性環状エレメント３０の存在、ひいては動的摩耗に曝されないシールは、ガスが侵入して電磁石のコイル２９、２９’と接触することを防ぐ。吸引チャンバ２０３内に存在するガスが、内部で電機子１８が動いているチャンバ１７に到達する可能性をさらに制限するために、ガスを回収するための第一径方向孔３３と、窒素バリアガスを供給するための第二径方向孔３４とを本体２０９に設ける（図１参照）。
【００２９】
添付図面の図３及び図４は、図１及び図２を参照して説明してきた非磁性材料からなる二つの環状エレメント３０うちの一つを示している。環状エレメント３０は、幅の広い方の第一内側リング１３０と、これがスポーク２３０によって接続されている、幅の狭い方の第二周囲リング３３０によって形成されている。内側リング１３０と外側リング３３０とは同軸的である。内側リング１３０を外側リング３３０に接続しているスポーク２３０は、好ましくは同じ長さで、均等に離間している。内側リング１３０には、図２に示す封止エレメント３１を収容するための第一内側環状座４３０と、図２に示す封止エレメント３２を収容するための第二外側環状座５３０が設けられている。外側環状エレメント３３０の目的は、環状封止エレメント３０が図２に示すアクチュエータの本体間、つまり上方本体４０９と中央本体３０９間、若しくは中央本体３０９と下方本体２０９間に配置された際に、内側リング１３０を適切な位置にしっかりと保つことにある。
【００３０】
図５及び図６は、非磁性材料からなる環状エレメント３０’を簡略化した変更例を示す。基本的にこの変更例では、封止エレメントは、環状ハウジング座４３０内に内側封止エレメントを、環状ハウジング座５３０の外に外側封止エレメントを備える、単一のリング１３０’を含む。
【００３１】
図７は、図５及び図６に示す非磁性環状エレメント３０’を用いた本発明の電気機械式アクチュエータ９’の変更例を示す。先の図面を参照して既に説明してきたエレメントには同じ符号を付してある。これら非磁性封止エレメント３０’には内側及び外側封止エレメント３１、３２が設けられているので、図１に示す動的摩耗に曝される封止エレメント１４の助けがなくても、アクチュエータ９’のロッド１２が下方本体２０９内で移動することに対して備えられる。さらに、抽気及び窒素洗浄のための回路に接続してバルブ３６で制御できるように、上方チャンバ２３の壁の一つに孔３５を設けても良い。知られているように、圧縮機を始動させる前には、窒素による洗浄サイクルを行って、圧縮機から空気を除去する。この洗浄は、爆発性混合物が生成することを防ぐために行われる。このような洗浄サイクル中に、取り残された空気を種々のチャンバから除去することが必要である。抽気回路に接続され、バルブ３６で制御された孔３５を利用することにより、圧縮機洗浄操作中に、取り残された空気をチャンバ２３、１７、２０３から全て排出することができる。動的シール１４を持たない構成である図７の構造から得られるさらなる利点は、ロッド１２に作用する圧力に由来する電機子１８の不安定さに関連する。例として、ロッド１２の直径が２０ｍｍで、吸引チャンバ２０３内のガス圧が６０バールである場合を考えると、図１に示すように動的シール１４がロッド１２上にあると、電機子１８（弁３とは反対側）に約１８４８Ｎの押し上げが生じると考えられる。よって、ロッドに動的シール１４が設けられていると、電機子１８が不安定になり、特に図１に示すように対向する電磁石を有するアクチュエータ構造では、顕著である。既知の調整システムにおける電機子１８の不安定さから生じる悪影響を低減するには、少なからず複雑な圧力補償システムに頼ることが必要であるが、このようなシステムの大半は、圧縮ガスの圧力が変動する作動環境、つまり往復圧縮機が動作すると言われる工程で通常必要とされる条件に合っていない。この代わりに、本発明のアクチュエータでは、静的封止エレメント３１、３２を使用することにより、このような動的シールを無くすことすら可能である。これはチャンバ２３、１７、２０３内の圧力が同じであるこのアクチュエータの構造では、電機子１８が、シリンダチャンバ内の圧力に影響を受けない、完全にバランスのとれた位置を確実にとることができるためである。
【００３２】
図８は、図１のプッシャー４の並進ロッド７’に接続するために、例えば図７に示す電気機械式アクチュエータ９’に機械的手段３７を装備した様子を示す。この構成では、ロッド７’にはねじ付先端部２０７が設けられ、この先端部がアクチュエータ９’のロッド１２’に装着されたナット３８にねじ込まれる。基本的に吸気弁３は、図１に示すように圧縮機の壁上の開口１０１にカバー３０３によって収容され、次いで、アクチュエータのロッド１２が挿入されるフランジ付の中空本体３９が、このカバー３０３に取付けられる。ここで、関連するフランジを備えるアクチュエータ９’は、フランジ付本体３９の頂部にピン１１によって固定される。このフランジ付本体３９のこの側にはアクセス開口４０が設けられ、この開口はカバー４１によって封止的に閉鎖される。このカバー４１を外すと、適切な工具を使用して、プッシャーのロッド７’のねじ付先端部２０７に取付けたナット３８を締めることができる。機械的手段３７を使用することにより、二つのロッドを一緒にしておくことができ、二つの別個のロッド（１２と７）に生じ得る摩耗の問題を解消することができ、US 2012/0260796に記載されるような複雑な遊び補償システムを使用する必要がなくなる。
【００３３】
図９は、電気機械式アクチュエータ９”のさらに別の変更例を示すが、この変更例では、単一の電磁石コイル２９のみを使用すること、よって関連する外側封止エレメント３２及び内側封止エレメント３１を設けた単一の非磁性環状保護エレメント３０’のみを使用することが意図されている。この場合、アクチュエータの上方本体４０９には、ロッド１２の上方部のために中央に貫通孔２２が設けられ、内部で電機子１８が動くチャンバ１７に対向して平坦部が設けられる。
【００３４】
図１０は、本発明の電気機械式アクチュエータ９”’のさらに別の変更例を示す。電気機械式アクチュエータ９”’には、二つの対向するコイル２９、２９’及び非磁性環状エレメント３０”が設けられるが、この非磁性環状エレメントには二組の内側封止エレメント３１及び二組の外側封止エレメント３２が設けられる。箱状体４０９には、第一ガス回収孔４２が、一組目の封止エレメントと二組目の封止エレメントとの間の高さに設けられ、同様に、アクチュエータの下方本体２０９には、第二ガス回収孔４２’が、一組目の封止エレメントと二組目の封止エレメントとの間の高さに設けられる。一組目の封止エレメント３１、３２と二組目の封止エレメント３１、３２との間にガス回収孔４２、４２’が存在することにより、非常に爆発しやすいガスを使用する圧縮機と共に電機機械式アクチュエータを使用した場合の安全レベルがさらに高くなる。
【００３５】
図１１は、本発明の電機機械式アクチュエータ９””のさらに別の変更例を示す。電気機械式アクチュエータ９””にはふいご４４が設けられ、このふいごは、一端がアクチュエータの本体２０９と一体的で、他端がロッド１２上に形成された拡大部１１２と一体的となっている。
【００３６】
上記の説明からわかるように、本発明の電気機械式アクチュエータには有利に使用できる様々な実施態様及び変更例があるが、当然ながら、これらの実施態様及び変更例は様々な方法で互いに組み合わせることができる。
【００３７】
一般に、機能的観点から、本発明の電磁式アクチュエータ９、９’、９”、９”’は、好ましくは吸気弁３によって一方向に、つまりプッシャー４のロッド７又は７’の作用と組み合わせたロッド１２又は１２’の作用によって一方向に作動し、各圧縮サイクルにおいて吸気弁を開放することができるので、圧縮機が発生する吐出流をプラントの要求に合わせて制御することができる。既知の電機機械式アクチュエータとは異なり、このアクチュエータには、より安全で、よりバランスのとれた、より信頼性の高い方法で、吐出量の連続的リターンフロー制御を行うという目的がある。
【００３８】
従って、これまでに示した変更例及びその組み合わせにより、往復圧縮機の吐出量を制御するための本発明の電気機械的アクチュエータは、安全性の観点から有利である。これは、往復圧縮機の吐出量を制御するシステムは、非常に可燃性の高いガスを処理する精油所で必要とされることが多いためである。さらにアクチュエータが圧力、振動、高温に曝されることを考慮すると、電気絶縁の低下は、火花つまりガスを発火させる発火源を発生させるには十分である。適切な静的封止エレメントを設けた、つまり動的劣化に曝されない非磁性保護エレメントを使用することにより、アクチュエータの安全レベルが顕著に向上する。同時に、保護エレメントを構成する非磁性材料により、アクチュエータに設けた電磁石のコイルが適切かつ効率的にその機能を果たすことができ、実際、磁界が電機子上で閉じ続ける。
【００３９】
本発明の電気機械式アクチュエータは、圧力補償の観点から紛れもなく有利である。アクチュエータのロッド１２又は１２’は、一端つまり吸気弁３と接触する端部でガスによる推力を受ける。このガスによる推力は、特に対向する電磁石を備えるアクチュエータにおいて、電機子の中央位置を不安定にする。必要に応じて、非磁性保護エレメント３０、３０’、３０”を使用することにより、図７に示すように動的摩耗を受ける全ての封止エレメントを無くすことができ、その結果、ガスをアクチュエータ内に移動させて、最終的に同じ圧力となるシステムとし、つまり補償されたシステムを得ることができる。
【００４０】
本発明の電機機械式アクチュエータはまた、非常に信頼性が高いことがわかっている。実際、動的摩耗を受けない封止エレメント、いわゆる静的封止エレメントが好ましくは使用される。例えば、６００ｒｐｍで回転する圧縮機を連続的にリターンフロー制御すると、１年でアクチュエータを約３億１５００万サイクルサイクル作動させる必要があり、これはつまりアクチュエータの電機子及び関連するロッドを３億１５００万回下方に移動させ、同じ回数だけ上方に移動させる必要があると考えれば充分である。静的封止エレメント、よって動的摩耗サイクルに曝されない封止エレメントを使用することにより、一貫して有利な信頼性が得られることは明らかである。
【００４１】
上記の結果、本発明の電気機械式アクチュエータは、動く部品間の摩擦をかなり抑えることができるという点で有利であることがわかった。動的摩耗に曝される封止エレメントは元来摩擦力を生じるものである。使用するワッシャが動的であるほど、ロッドに生じる摩擦力は大きくなる。さらに、圧力が高いほど摩擦力も大きくなる。最適性能を保証するためには、調整システムを迅速に作動できなければならないことは明らかである。よって、いわゆる動的ワッシャ若しくは封止エレメントを無くす若しくは少なくとも制限することにより、摩擦力を低減し、アクチュエータをさらに完全で効率的なものとすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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