(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を閉鎖された空間（２）において所定の圧力で充填および加圧する装置であって、
前記閉鎖された空間（２）と流体連通して配置されかつ流体ポンプのノズルを受け入れるように適応されたポンプ接続座部（３）と、
該ポンプ接続座部（３）と前記閉鎖された空間（２）との間に配置され、前記ポンプ接続座部（３）から前記閉鎖された空間（２）への流体の流れを許容するように構成された一方向逆止弁（４）と、
前記ポンプ接続座部（３）と前記装置の外側との間において前記ポンプ接続座部（３）と流体連通して配置され、前記ポンプ接続座部（３）内の圧力が所定の圧力に達したときに開き、圧力制限弁（５）を介して前記ポンプ接続座部（３）から前記装置の外側へ流体を排出させるように構成された圧力制限弁（５）とを有し、前記一方向逆止弁（４）は、前記流体を前記閉鎖された空間（２）内に所定の圧力において閉じ込めるように即座に閉じるようになっていることを特徴とする、流体を閉鎖された空間（２）において所定の圧力で充填および加圧する装置。
【請求項２】
前記閉鎖された空間（２）を含む装置に取外し可能に取り付けられるように適応されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ポンプ接続座部（３）、前記一方向逆止弁（４）および前記圧力制限弁（５）は、前記閉鎖された空間（２）を含む装置に配置されており、該装置の一部を形成している、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記圧力制限弁（５）は、前記一方向逆止弁（４）に接続されており、前記圧力制限弁（５）が開かれたときに前記一方向逆止弁（４）に閉鎖信号を送信するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記圧力制限弁（５）は、ハウジングと、前記所定の圧力を調節するための調節ねじに取り付けられたコイルばねとを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記ポンプ接続座部（３）は、該ポンプ接続座部に前記流体ポンプのノズルを取外し可能に固定する取付け手段を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
閉鎖された空間（２）と、請求項１から６までのいずれか１項記載の流体加圧装置とを含む装置。
【請求項８】
加圧された流体を受け入れるように適応された周方向に膨張可能なチャンバと、請求項１から６までのいずれか１項記載の流体加圧装置とを含み、前記膨張可能なチャンバは、閉鎖された空間（２）を形成している、トルク制限安全継手（１）。
【請求項９】
所定の圧力は、前記膨張可能なチャンバを排出するための安全機構が安全継手（１）を解除するために作動させられるときの所定のトルクしきい値に対応する、請求項８記載の安全継手（１）。
【請求項１０】
装置内の閉鎖された空間（２）に所定の圧力で流体を充填および加圧する前記装置における方法であって、
前記閉鎖された空間（２）と流体連通して配置されかつ流体ポンプのノズルを受け入れるように適応されたポンプ接続座部（３）を提供するステップと、
該ポンプ接続座部（３）と前記閉鎖された空間（２）との間に配置され、かつ前記ポンプ接続座部（３）から前記閉鎖された空間（２）への流体の流れを許容するように構成された一方向逆止弁（４）を提供するステップと、
前記ポンプ接続座部（３）と前記装置の外側との間において前記ポンプ接続座部（３）と流体連通して配置され、かつ前記ポンプ接続座部（３）内の圧力が所定の圧力に達したときに開き、圧力制限弁（５）を介して前記ポンプ接続座部（３）から流体を排出させるように構成された圧力制限弁（５）を提供するステップと、
前記圧力制限弁（５）を開放させる所定の圧力に達するまで、前記閉鎖された空間（２）に前記流体ポンプから流体を充填するステップと、を含み、前記圧力制限弁（５）が前記ポンプ接続座部（３）から前記装置の外側へ液体を排出させ、前記一方向逆止弁（４）は、前記流体を前記閉鎖された空間（２）において所定の圧力で閉じ込めるように即座に閉鎖することを特徴とする、閉鎖された空間（２）に所定の圧力で流体を充填および加圧する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、閉鎖された空間における流体の充填および加圧のための装置に関する。第２の態様において、本発明は、加圧された流体を受け入れるように適応された閉鎖された空間と、このような加圧装置とを有する装置に関する。第３の態様において、本発明は、閉鎖された空間における流体の充填および加圧の方法に関する。
【０００２】
技術的背景
今日、閉鎖された空間において圧力下の流体を閉じ込めることに依存する多くの工業的用途が存在する。このような工業的用途の一例は、引用により本明細書に組み込まれる、例えば独国特許第４０２８１５８号明細書および国際公開第２０１３／００２７２２号のような、トルク伝達軸用の液圧式安全継手を含む。このような安全継手の基本的な作動原理は、２つの継手部分を互いに同軸に、かつ継手部分のうちの一方に配置された周方向間隙の形式の膨張可能なチャンバと同軸に配置することである。次いで、間隙は、圧力下のオイルなどの流体が充填され、他方の継手部分と摩擦継手を形成するために継手部分が膨張するように閉鎖される。間隙における流体圧力は、軸間のトルク伝達を保証するために維持される。
【０００３】
しかしながら、トルクがしきい値を超えると、間隙における流体圧力は、継手部分の間の摩擦継手を解除するように安全機構によって逃がされる。これは、トルクが所定の作動範囲を超えて増大したときにトルク伝達軸を損傷から保護するためである。理解されるように、正確な流体圧力が達せられることを保証することは、安全継手の故障を防止するために必須である。さもないと、トルク伝達軸に深刻な損傷を生じることがある。
【０００４】
通常、流体を間隙へ送り込むために、手動または圧縮空気ポンプが使用される。これらのタイプのポンプは両方とも、間隙内へ脈動する流体流れを提供する。流体は、所望の圧力が達せられるまで間隙へ送り込まれるが、所望の圧力が達せられたとき、ポンピングは停止され、間隙への弁制御アクセスが手動で閉鎖される。閉鎖された流体圧力のための特定の推奨される値が提供されるが、オペレータは、多くの場合、間隙を充填するときにこれらの推奨される値を超えてしまうことが分かった。
【０００５】
推奨される流体圧力を超えることを回避するために、圧力逃し弁が設けられてよく、この圧力逃し弁は、間隙内の流体圧力が弁の設定圧力を超えると開く。これにより、閉鎖された空間における所望の流体圧力は、間隙を充填するときに逃し弁によって制御されてもよい。このような圧力逃し弁に関する１つの欠点は、開放圧力は極めて正確であるが、閉鎖もしくは再着座圧力、すなわち圧力逃し弁が開放後に再閉鎖するときの圧力を制御することが極めて困難であるということである。その結果、最終的な閉鎖された流体圧力は、圧力逃し弁が開く瞬間と、逃し弁が再び閉じる瞬間との間においてかなり変化することがある。このような不確実性および流体圧力の制御の欠如は、高い精度および正確性が要求される用途においては極めて望ましくない。
【０００６】
したがって、例えばトルク制限安全継手における膨張可能なチャンバなどの閉鎖された空間の加圧において正確な流体圧力が達せられることを保証するための改良された装置および方法を開発することが必要とされている。
【０００７】
発明の概要
本発明の課題は、閉鎖された空間の加圧において正確な流体圧力が達せられることを保証するための改良された装置および方法を提供することである。
【０００８】
これは、閉鎖された空間と流体連通して配置されかつ流体ポンプのノズルを受け入れるように適応されたポンプ接続座部と、ポンプ接続座部と閉鎖された空間との間に配置され、ポンプ接続座部から閉鎖された空間への流体の流れを許容するように構成された一方向逆止弁と、ポンプ接続座部と流体連通して配置され、所定の圧力において開くように構成された圧力制限弁とを有し、逆止弁は、閉鎖された空間内の流体を所定の圧力において閉じ込めるように即座に閉じるようになっている、請求項１記載の、流体を閉鎖された空間において所定の圧力で充填および加圧する装置によって解決される。
【０００９】
圧力制限弁と組み合わされた逆止弁を提供することによって、逆止弁は、閉鎖された空間とポンプ接続座部との間に配置されており、閉鎖された空間に閉じ込められた流体の流体圧力を改良された正確性で制御することが可能である。流体が逆止弁を介して閉鎖された空間内へ送られるとき、圧力制限弁は閉じられたままであり、流体圧力の上昇を許容する。圧力制限弁はポンプ接続座部とも流体連通して配置されているので、閉鎖された空間において上昇した流体圧力は、圧力制限弁に加えられる圧力と実質的に等しい。圧力制限弁は、所定の圧力で開くように構成されている。流体圧力がこの所定の圧力に達すると、圧力制限弁は開き、流体をポンプ接続座部から排出させる。同時に、このとき逆止弁に加えられる圧力は、圧力制限弁を通じた流体の排出により減じられる。その結果、逆止弁は即座に閉じ、加圧された流体を閉鎖された空間内に、所定の圧力と実質的に等しい流体圧力で閉じ込める。
【００１０】
好適な実施の形態では、装置は、閉鎖された空間を含む装置に取外し可能に取り付けられるように適応されている。装置への加圧装置の取外し可能な取付けを提供することによって、加圧される閉鎖された空間を含むあらゆる種類の工業的用途は、流体充填プロセスの制御および正確性を高めるように改造されてよい。
【００１１】
択一的な実施の形態では、ポンプ接続座部、逆止弁および圧力制限弁は、閉鎖された空間を含む装置に配置されており、その一部を形成している。閉鎖された空間を含む装置と一体に加圧装置を形成することによって、装置を特定の工業的用途に適応させることが可能であり、装置の外面から実質的に突出することのないコンパクトな設計を保証する。
【００１２】
別の好適な実施の形態では、圧力制限弁は、逆止弁に接続されており、圧力制限弁が開かれたときに逆止弁に閉鎖信号を送信するように構成されている。閉鎖信号の送信は、圧力制限弁の開放時に逆止弁が即座に閉じ、これにより、加圧装置の正確性をさらに高めることを保証する。
【００１３】
別の好適な実施の形態では、圧力制限弁は、ハウジングと、所定の圧力を調節するための調節ねじに取り付けられたコイルばねとを有する。所定の圧力を調節する手段を提供することによって、装置は、現場で特定の工業的用途に適応させられてもよい。
【００１４】
有利な実施の形態では、ポンプ接続座部は、ポンプ接続座部に流体ポンプのノズルを取外し可能に固定する取付け手段を有する。これにより、流体ポンプのノズルは、充填プロセス中にポンプ接続座部における所定の位置に確実に保持されてよい。ポンプ接続座部は、装置に機械加工された凹所または溝であってよく、流体ポンプのノズルから流体を受け取るように適応されていてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様において、加圧された流体が充填される閉鎖された空間と、本発明の第１の態様による加圧装置とを含む装置が提供される。
【００１６】
好適な実施の形態では、この装置は、加圧された流体を受け入れるように適応された周方向に膨張可能なチャンバと、本発明の第１の態様による流体加圧装置とを含み、膨張可能なチャンバは、閉鎖された空間を形成している、トルク制限安全継手である。好適には、所定の圧力は、膨張可能なチャンバを排出するための安全機構が、安全継手を解除するために作動させられるときの所定のトルクしきい値に対応する。安全継手は、流体圧力の正確性に大きく依存するので、加圧装置によって提供される改良された制御および正確性は、膨張可能なチャンバの周方向間隙の充填を容易にする。
【００１７】
第３の態様では、本発明は、閉鎖された空間と流体連通して配置されかつ流体ポンプのノズルを受け入れるように適応されたポンプ接続座部を提供するステップと、ポンプ接続座部と閉鎖された空間との間に配置され、かつポンプ接続座部から閉鎖された空間への流体の流れを許容するように構成された一方向逆止弁を提供するステップと、ポンプ接続座部と流体連通して配置されかつ所定の圧力において開くように構成された圧力制限弁を提供するステップと、圧力制限装置を開放するように所定の圧力に達するまで、閉鎖された空間に流体ポンプからの流体を充填するステップと、を含み、逆止弁は、流体を閉鎖された空間において所定の圧力で閉じ込めるように即座に閉鎖する、閉鎖された空間に所定の圧力で流体を充填および加圧する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による加圧装置の断面図を示している。
【図２】本発明において使用される圧力制限弁を概略図で示している。
【００１９】
発明の詳細な説明
以下では、図面を参照しながら加圧装置をより詳細に説明する。しかしながら、発明は、図示された、以下で説明される１つまたは複数の実施の形態に限定されると考えるべきではなく、請求項の範囲内で変更されてもよい。
【００２０】
図１には、本発明による充填および加圧装置の断面図が示されている。ここには、上記で説明したようにトルク伝達軸用の安全継手１と一体に形成された加圧装置が示されている。択一的な実施の形態において、加圧装置は、安全継手１に取外し可能に取り付けられるように適応された自立型装置として設けられてもよい。安全継手１は、作動油などの流体が充填されるように適応された周方向間隙２の形式の膨張可能なチャンバを有する。周方向間隙２は、本発明による閉鎖された空間を形成しており、この用語は、図面に言及するときに使用される。しかしながら、閉鎖された空間は、周方向間隙２以外の他の択一例を含み、したがって、周方向間隙２に限定されると解すべきではない。間隙２が充填されると、膨張可能なチャンバは膨張し、同軸の第２の継手部分（図示せず）と摩擦継手を形成する。安全継手は、トルクしきい値を超えると間隙２を排出して、摩擦継手を解除するための安全機構の一部としての少なくとも１つの弁を有する。
【００２１】
加圧装置は、安全継手１の周方向間隙２と流体連通して配置されたポンプ接続座部３を有する。一体に形成された加圧装置の場合、ポンプ接続座部３は、安全継手１の外面に、この外面から突出しないように機械加工される。これにより、トルク伝達軸が回転したときに安全継手１の回転運動を妨害しない、安全継手１を備えた加圧装置のコンパクトな配列が達成される。
【００２２】
ポンプ接続座部３は、充填作業の開始前に流体ポンプが安全継手１に接続されたときにポンプ接続座部３に流体ポンプのノズルを受け入れるように適応されている。言い換えれば、本発明による充填および加圧装置は、流体ポンプとは別個の自立型装置である。本発明の目的は安全継手１の周方向間隙２のような閉鎖された空間に流体が所定の圧力で閉じ込められることを保証することであるから、流体ポンプは充填作業中のみ接続される。間隙２のその後の再充填は、安全継手１の解除後に行われてよい。
【００２３】
ポンプ接続座部３から間隙２への方向で流体の流れが許容されるが、反対方向では遮断されるように、ポンプ接続座部３と間隙２との間に一方向逆止弁４が配置および構成されている。通常、逆止弁４を開き、流体を逆止弁４に通過させるために、所定の圧力が必要とされる。逆止弁４に加えられる圧力が設定圧力よりも低下すると、逆止弁４は閉じる。また、逆止弁４の下流の流体圧力が逆止弁４の上流の流体圧力よりも高いとき、逆止弁４は自動的に閉じる。逆止弁は、技術分野において公知であり、ここではさらに詳細には説明しない。
【００２４】
逆止弁４に加えて、ポンプ接続座部３と流体連通した入口を有する、圧力逃し弁としても知られる圧力制限弁５が配置されている。圧力制限弁５は、所定の設定圧力で開くように構成されている。図２には、本発明による加圧装置において使用される典型的な圧力制限弁５の概略的な断面図が示されている。圧力制限弁５は、ばねホルダ１０によって所定の位置に保持されたばね９を閉じ込める弁ボディ８を有する。ばね９は、弁ボディ８が固定されている弁座１２の開口を閉じるようにボール１１に支持されている。作動中、ばね９の力は、圧力制限弁５が閉じたままとなるようにボール１１を弁座１２に対して押し付けておく。弁座１２に進入する流体によってボール１１に加えられる圧力がばね力を克服すると、流体は、弁座１２を通って圧力制限弁５の出口（図示せず）へ通過する。圧力制限弁５の出口は、安全継手１の外側に向かって排出する。ばね力、ひいては所定の設定圧力は、調節ねじ１３と、適切な数のスペーサ１４とによって調節されてよい。
【００２５】
安全継手１の間隙２に流体を充填するために、手動または圧縮空気ポンプなどの適切なポンプのノズルは、ポンプ接続座部３に取り付けられる。ポンプ接続座部３は、ポンピングプロセス中にノズルを所定の位置に固定するためのスナップばめ接続などの取付け手段を有する。流体がポンピングされると、逆止弁４が開き、間隙２内への流体の通過を許容する。同時に、圧力制限弁５は閉じたままである。圧力制限弁５の入口において生じた流体圧力は、逆止弁４に加えられる流体圧力と実質的に同じである。間隙２における流体圧力が上昇し始め、圧力制限弁５の所定の設定圧力に達すると、圧力制限弁５は、上記で説明したように開く。
【００２６】
その結果、ポンプ接続座部３における流体圧力は、流体がこの時点で圧力制限弁５を通じて排出されるため、低下する。同時に、逆止弁４の下流の間隙２における流体圧力はこの時点で逆止弁４の上流のポンプ接続座部３における流体圧力を超えるので、逆止弁４は即座に閉じる。その結果、圧力制限弁５の所定の設定圧力に実質的に対応する間隙２における流体圧力が閉じ込められる。圧力制限弁５の開放後、ポンピングプロセスは停止させられ、ポンプノズルはポンプ接続座部３から取り外される。その後、安全継手１は、周方向間隙２に閉じ込められた所望の流体圧力による通常作動のための準備状態となる。
【００２７】
間隙２における圧力を低下させる必要があるときに間隙２を排出するために、安全継手１にはさらに付加的な弁６および排出出口７が設けられている。また、軸の間で伝達されるトルクがトルクしきい値を超えたときに摩擦継手を迅速に解除するために、安全機構が安全継手１に組み込まれてもよい。このような安全機構は、例えば、引用により本明細書に組み込まれる国際公開第２００５／０６１９１６号（ＷＯ２００５／０６１９１６）または国際公開第２０１３／００２７２２号（ＷＯ２０１３／００２７２２）から公知である。安全機構は、過剰なトルクの結果としてトルク伝達軸が互いに対してずらされたときに上側の蓋をせん断することによって弁６を開放させるための配列を有してよい。
【００２８】
加圧装置の正確性をさらに高めるために、圧力制限弁５および逆止弁４は、互いに接続されてもよい。これにより、圧力制限弁５は、圧力制限弁５が開いたときに閉鎖信号を逆止弁４に送信するように構成されている。これにより、圧力制限弁５の開放と逆止弁４の閉鎖との間の時間差が、２つの動作が同時に生じることを保証するようにさらに減じられる。加えて、圧力制限弁５は、逆止弁４が閉じられたときに流体のオーバーフローおよび廃棄を最小限に減じるためにポンピングが自動的に停止させられるように、開放時に、ポンプまたはオペレータに信号を送信するかまたは指示を提供するように構成されていてよい。
【図１】
0006657118.tif 000002
【図２】
0006657118.tif 000003