(57)【要約】  少なくとも１つのガス安全弁（１２、１４）が取り外し可能に接続されたバルブブロック（１０）と、バルブブロック（１０）の内部若しくは側部にある少なくとも１つの制御可能なバルブ（５０、５２、５８）と、バルブブロック（１０）に同様に取り外し可能に接続された、気体圧力媒体を受容する少なくとも１つのアキュムレータ（４２）とを有する安全システムにおいて、その都度接続されているアキュムレータ（４２）とその都度接続されているガス安全弁（１２、１４）との間の、少なくとも一部はバルブブロック（１０）の内部で延びている気体連通路が、バルブ（５０、５２、５８）により遮断又は開放可能であることを特徴とする。【選択図】図３ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのガス安全弁（１２、１４）が取り外し可能に接続されたバルブブロック（１０）と、前記バルブブロック（１０）の内部若しくは側部にある少なくとも１つの制御可能なバルブ（５０、５２、５８）と、前記バルブブロック（１０）に同様に取り外し可能に接続された、気体圧力媒体を受容する少なくとも１つのアキュムレータ（４２）とを有する、安全システムにおいて、
接続されている前記アキュムレータ（４２）と、接続されている前記ガス安全弁（１２、１４）との間の、少なくとも一部は前記バルブブロック（１０）の内部で延びている気体連通路が、前記少なくとも１つの制御可能なバルブ（５０、５２、５８）により遮断又は開放可能であることを特徴とする安全システム。
【請求項２】
それぞれのアキュムレータ（４２）は、専ら気体圧力媒体が充填されているか又は充填可能な圧力容器であるか、或いはアキュムレータハウジング内に収容された分離部材（４９）が気体側（４５）を液体側（４７）から分離している油圧アキュムレータであることを特徴とする、請求項１に記載の安全システム。
【請求項３】
バルブブロック（１０）に少なくとも２つのガス安全弁（１２、１４）が接続されており、１つのガス安全弁（１２、１４）をバルブブロック（１０）から取り外すために接続されているアキュムレータ（４２）への気体連通路は中断され、少なくとも１つの他の安全弁（１２、１４）につながる連通路は維持されて、前記１つのガス安全弁（１２、１４）の交換作業とその運転再開の間、前記それぞれのアキュムレータ（４２）と前記他のガス安全弁（１２、１４）との間の恒久的な気体連通路が形成されていることが安全装置によって保証されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の安全システム。
【請求項４】
前記安全システムは、制御可能なバルブ（５０、５２、５８）について、
機械的ロックコンセプト、
機械的制御コンセプト、
電気的監視コンセプト、又は、
チップ制御操作コンセプトに基づいていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項５】
機械的ロックコンセプトを実現するために、２つの好ましくは手動で操作可能なボール弁（５０、５２）が設けられており、前記ボール弁（５０、５２）は、それぞれ、割り当て可能なガス安全弁（１２、１４）に気体連通していて、カムディスク（３０ａ、３０ｂ）を支持しており、前記カムディスク（３０ａ、３０ｂ）は互いにロックされた状態で、１つのボール弁（５０）がその開位置で関連するガス安全弁（１２）を１つの連通路を介してアキュムレータ（４２）と気体連通させ、他のボール弁（５２）がその遮断位置で関連するガス安全弁（１４）をバルブブロック（１０）から取り外すためにそれぞれのアキュムレータ（４０ａ、４０ｂ、４２）につながる関連する他の連通路を遮断することを保証することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項６】
前記ボール弁（５０、５２）の２つのハンドレバー（１６、１８）によって、それぞれ１つのカムディスク（３０ａ、３０ｂ）を共通の開方向から出発してボール弁（５０、５２）の閉位置の方向に操作でき、カムディスク（３０ａ、３０ｂ）は外周側に１つの切り欠き（３２ａ、３２ｂ）を有しており、その切り欠き（３２ａ、３２ｂ）は他方のカムディスク（３０ａ、３０ｂ）の外周に対応して形成された切り欠き（３２ａ、３２ｂ）と協働して、それぞれのボール弁（５０、５２）の回転運動が割り当てられたハンドレバー（１６、１８）によって可能にされたりブロックされたりすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項７】
それぞれのカムディスク（３０ａ、３０ｂ）はバルブブロック（１０）に設けたストップリミット（３５ａ、３５ｂ）と協働して、ハンドレバー（１６、１８）がそれぞれのガス安全弁（１２、１４）の長手方向に対して平行な開方向から、この長手方向に対して横断方向の遮断位置に、及びその逆に９０°だけ旋回可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項８】
機械的制御コンセプトを実現するために、制御可能なバルブとして３方向切り替えボール弁（５８）が使用されており、前記３方向切り替えボール弁（５８）はその１つの切り替え位置では１つのガス安全弁（１２）を１つの連通路を介してアキュムレータ（４２）と気体連通させ、他のガス安全弁（１４）を関連する他の連通路を遮断することによってアキュムレータ（４２）から切り離すこと、及び別の切り替え位置では他のガス安全弁（１４）を他の連通路を介してアキュムレータ（４２）と気体連通し、前記１つのガス安全弁（１２）は前記１つの連通路を遮断することによって切り離されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項９】
センサシステム（６０、６２）による電気的監視コンセプトを実現するために、それぞれの前記制御可能なバルブ（５０、５８）の位置がその開位置及び／又は閉位置に関して監視されていること、及びガス安全弁（１２、１４）とアキュムレータ（４２）との間のそれぞれの気体連通路が制御可能なバルブ（５０、５８）を介して開通していることをセンサシステム（６０、６２）が確認して制御装置に伝達してから初めて油圧供給システムの運転が可能にされることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項１０】
チップ制御操作コンセプトを実現するために制御チップが設けられており、この制御チップを油圧供給システムの制御装置に挿入して初めてその運転が可能になり、制御チップを取り出すと供給システムは停止され、さらに制御チップを制御可能なバルブ（５０、５２、５８）に挿入すると関連する連通路を遮断することによりそれぞれの度割り当て可能なガス安全弁（１２、１４）がアキュムレータ（４２）の気体側から切り離されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項１１】
前記バルブブロック（１０）は、少なくとも１つの別の供給ポート（２２）を有しており、この供給ポート（２２）を介して少なくとも１つの別のアキュムレータ（４０ａ、４０ｂ）、好ましくはガスアキュムレータが接続可能であり、アキュムレータ（４０ａ、４０ｂ）はバルブブロック（１０）の内部に配置された遮断弁（５４）を介してその開位置でそれぞれのアキュムレータ（４２）と、好ましくは油圧アキュムレータの気体側（４５）に接続されて気体連通していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項１２】
前記バルブブロック（１０）は、少なくとも１つの別のポート（２４）を有しており、このポート（２４）に充填・試験装置（２８）が接続可能であり、充填・試験装置（２８）はバルブブロック（１０）内の充填・試験連通路を介してそれぞれのアキュムレータ（４２）と直接気体連通していること、及びこの充填・試験連通路は、それぞれの制御可能なバルブ（５０、５２、５８）の方向に開く逆止弁（５６）を介して、それぞれ別のアキュムレータ（４０ａ、４０ｂ）とそれぞれのアキュムレータ（４２）との間の別の連通路に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の安全システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのガス安全弁が取り外し可能に接続されたバルブブロックと、バルブブロックの内部若しくは側部にある少なくとも１つの制御可能なバルブと、バルブブロックに同様に取り外し可能に接続された、気体圧力媒体を受容する少なくとも１つのアキュムレータとを有する安全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような安全システムは、種々の油圧供給システムで使用されており、例えば非特許文献１（ハイダック・インターナショナル社製品カタログ「アキュムレータ技術」）の番号Ｄ３．５５３．４／０３．１６から知られている。この公知の解決策は、いわゆる後接仕様（Ｎａｃｈｓｃｈａｌｔａｕｓｆｕｈｒｕｎｇ）の油圧アキュムレータの充填及び試験に用いられる。この目的のために公知のバルブブロックは、特に充填・試験装置、圧力計、後接された窒素ボンベ、油圧アキュムレータの形態のアキュムレータ、及び少なくとも１つのガス安全弁の接続のための種々の流体ポートを有する。バルブブロックの運転中、好ましくはピストン形アキュムレータの形態の油圧アキュムレータは、その気体側がガス安全弁と恒久的に接続されている。アキュムレータハウジング内で長手方向に移動可能に案内された分離ピストンなどの分離部材を介して気体側から分離されている油圧アキュムレータの液体側は、例えば慣用的な油圧作動回路の形態の油圧供給システムに接続されている。さらに、バルブブロック内には止め弁が存在しており、これはその開位置で場合によって後接されている窒素ボンベと油圧アキュムレータとの間の流体経路を窒素ガスとの気体連通のために開放し、その閉位置でこの流体経路を遮断する。
【０００３】
例えば保守又は修理作業を行うためにそれぞれのガス安全弁をバルブブロックから取り外す際には常に、運転圧力下にある全作動ガスを安全システムから放出させる必要があり、その場合にその都度接続されている油圧アキュムレータ及び／又はその都度接続されている窒素ボンベを閉じて、接続されている油圧システムの少なくとも一部を相応に無圧状態にしなければならない。続いて、それぞれ関連するガス安全弁と相応に接続されているアキュムレータを含めて安全システムの運転を再開する際は、上述した停止手順を逆に繰り返す必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ハイダック・インターナショナル社製品カタログ「アキュムレータ技術」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、この従来技術に基づいて、機能性が改善されて資源の節約に資する安全システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有する安全システムによって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
請求項１の特徴部によれば、その都度接続されているアキュムレータとその都度接続されているガス安全弁との間の、少なくとも一部は前記バルブブロックの内部で延びている気体連通路が、バルブにより遮断又は開放可能であることによって、特に高い安全性が達成されている。必要に応じてそれぞれのガス安全弁をバルブブロックから取り外すことができるが、その際にバルブブロックの内部若しくは側部にある関連するバルブはその遮断位置に置かれ、その限りでそれぞれ接続されているアキュムレータの気体側から安全に切り離されている。アキュムレータは、油圧アキュムレータ、又は窒素ボンベ又はその他の少なくとも部分的にガスを通す圧力容器、例えば貯蔵タンクなどのガスアキュムレータから構成されている。
【０００８】
本発明による安全システムにより、安全システムのバルブブロックに接続されたガス安全弁を、割り当てられた制御可能なバルブを介して遮断することが可能となり、その際にバルブブロックに接続されたそれぞれの蓄圧装置の側で実質的なガス損失を被ることはなく、また油圧設備部分を無圧状態にする必要もない。
【０００９】
修理及び／又は保守作業の際に必要となる安全弁を安全システムのバルブブロックから取り外すことは、迅速かつ安価に実行でき、それぞれのアキュムレータと接続された設備の気体側を空にして再充填するという時間のかかる作業も省くことができ、このことは資源の節約につながる。これと同等のものは従来技術にはない。
【００１０】
本発明にいうアキュムレータは、流体、特にガスの受容に適する、使用されるすべて容器、例えば圧力容器、油圧アキュムレータ、ガスボンベ、特に窒素ボンベ及び同種のものを含む。本発明による安全システムで使用されるアキュムレータが、個々の分野で慣用的な用語の定義に制限されないことは自明である。
【００１１】
本発明による安全システムの好適な実施形態では、それぞれのアキュムレータは、専ら気体圧力媒体が充填されているか又は充填可能な圧力容器、例えば窒素ボンベであるか、或いはアキュムレータハウジング内に収容された分離部材が気体側を液体側から分離している特にベローズ形、ダイヤフラム形、リザーバ形又はピストン形油圧アキュムレータである。このように１つの安全システムだけで、単一のバルブブロックに接続されている種々のタイプのアキュムレータも確実に制御することができる。このことは通常バルブブロックの一方の側で少なくとも１つの油圧アキュムレータがアキュムレータとして油圧設備に接続され、バルブブロックの同じ側若しくは他方の側で追加の窒素ボンベが貯蔵ボンベ又は後接ボンベとして接続されている場合に該当し、これらは流体供給が行われると油圧アキュムレータに運転中でもその気体側で再充填でき、或いは気体側の予圧を運転中に高めることができる。
【００１２】
本発明による安全システムの別の好適な実施形態では、バルブブロックに少なくとも２つのガス安全弁が接続されており、１つのガス安全弁をバルブブロックから取り外すためにその都度接続されているアキュムレータへの気体連通路は中断され、少なくとも１つの他の安全弁につながる連通路は維持されて、１つのガス安全弁の交換作業とその運転再開の間、それぞれのアキュムレータとその都度他のガス安全弁との間の恒久的な気体連通路が形成されていることが安全装置によって保証されている。このようにして、ガス安全弁がバルブブロックから取り外された場合でも、少なくとも部分的にガスを通す油圧設備の運転は維持することができる。なぜならバルブブロックに安全のため残っている１つのガス安全弁が要求された安全機能を完全に引き受けるからである。
【００１３】
本発明による安全システムにより、特に油圧供給システムの運転開始及び運転継続の際にいかなる場合も最大応答圧力に設定されたガス安全弁が、その液体側から油圧システム又は設備に接続された、例えば油圧アキュムレータの形態のアキュムレータの気体側と接続されたままであることが保証されている。特に、バルブブロックに複数のガス安全弁が使用される場合は、そのようなガス安全弁の１つを洗浄及び／又は保守の目的でバルブブロックから取り外すことができ、その間はそれぞれバルブブロックに残っている他のガス安全弁が、油圧供給システムとその設備部分に対する上記の安全機能を引き続き受け持つ。通常、そのようなガス安全弁は圧力逃し弁から形成されており、安全の場合に万一付近に滞在する人を流出する高圧の圧縮ガスから保護するために、周囲に通じるガス出口側がメッシュグリッド又はスクリーンで覆われている。
【００１４】
本発明による安全システムの好適な実施形態では、安全装置はその都度制御可能なバルブに対して、機械的ロックコンセプト、機械的制御コンセプト、電気的監視コンセプト、又はチップ制御操作コンセプトに基づいている。安全装置をそれぞれの用途に合わせて要件に適合するように構成することにより、例えば関連するガス安全弁を取り外す前に、運転を続けながら低い異常又は故障率でアキュムレータを安全に遮断することが保証されている。ロック又はバルブ制御のための機械的コンセプトは、高いロバスト性と低い保守集約性という利点を提供する。監視若しくは操作のための電気的コンセプト又はチップ制御コンセプトは、所要設置スペースが少ないという利点と、相応のデータ伝送を使用した場合の遠隔監視の可能性を提供する。
【００１５】
本発明による安全システムのさらに好適な実施形態では、機械的ロックコンセプトを実現するために、２つの好ましくは手動で操作可能なボール弁が設けられており、これらのボール弁はその都度割り当て可能なガス安全弁に気体連通していて、カムディスクを支持しており、これらのカムディスクは互いにロックされた状態で、１つのボール弁がその開位置で関連するガス安全弁を１つの連通路を介してアキュムレータと気体連通させ、他のボール弁がその遮断位置で、例えば交換又は保守の目的で関連するガス安全弁をバルブブロックから取り外すためにそれぞれのアキュムレータにつながる関連する他の連通路を遮断することを保証する。
【００１６】
カムディスクは、ボール弁の操作要素の機械的ロックの不可欠な構成要素であり、好ましくはバルブブロックの外側に配置されている。関連するガス安全弁を取り外すためにボール弁が遮断されるとすぐに、関連するカムディスクが別のガス安全弁の少なくとも１つのカムディスクとロックされて、この別のガス安全弁は運転上安全な開位置でブロックされて確実に保持されている。これによりガス安全弁を取り外して取り出す際は、少なくとも１つの問題なく機能する別のガス安全弁がその開位置でバルブブロックに接続されており、専らこのガス安全弁が安全機能を受け持つ。
【００１７】
本発明のさらに好適な実施形態では、ボール弁の２つのハンドレバーによって、それぞれ１つのカムディスクを共通の開方向から出発してボール弁の閉位置の方向に操作でき、カムディスクは外周側に切り欠きを有しており、その切り欠きは他方のカムディスクの外周に対応して形成された切り欠きと協働して、それぞれのボール弁の回転運動が割り当てられたハンドレバーによって可能にされたりブロックされたりする。特に好ましくは、それぞれの切欠きは、カムディスクの外周と比較可能な曲率を備えたアーチ形の輪郭を有する。そのように形成された切り込みにそれぞれ他のカムディスクが突入係合して、関連するハンドレバーが選択された位置でブロックされて、この位置を意図せず又は意図的に変更することは可能でない。
【００１８】
ガス安全弁は円筒形の基本形状を持ち、バルブブロックの下側に配置されている。関連するボール弁を操作するためのハンドレバーは、好ましくは操作者が接近できるバルブブロックの側に配置されており、通常垂直方向は関連するボール弁の開位置を示し、水平方向は閉位置を示す。特に好ましくは隣接するハンドレバーの切り欠きは、２つのハンドレバーの開位置で切り欠きが隣接して互いに向き合って位置するように配置され、１つのハンドレバーが閉位置に動くと関連するカムディスクが他のハンドレバーの他のカムディスクに設けた切り欠き内に突入して、その動きも同様に閉位置にブロックされる。
【００１９】
２つ以上のガス安全弁が並んで１列をなしてバルブブロックに配置されていることが好ましい。これに対応して２つ以上のハンドレバーと関連するカムディスクが並んで１列をなしてバルブブロックの側面に配置されている。さらに、カムディスクがバルブブロックに設けたストップリミットと協働して、ハンドレバーがそれぞれのガス安全弁の長手方向に対して平行な開方向から、この長手方向に対して横断方向の遮断位置に、及びその逆に９０°だけ旋回可能であることが有利である。ここからそれぞれのハンドレバーをそのいずれか１つの位置に旋回させる際にエラーなく操作できるという利点が生じる。
【００２０】
本発明による安全システムの別の好適な実施形態では、機械的制御コンセプトを実現するために、制御可能なバルブとして３方向切り替えボール弁が使用されており、この３方向切り替えボール弁はその１つの切り替え位置では１つのガス安全弁を１つの連通路を介してアキュムレータと気体連通させ、他のガス安全弁を関連する他の連通路を遮断することによってアキュムレータから切り離し、別の切り替え位置では他のガス安全弁を他の連通路を介してアキュムレータと気体連通し、上記１つのガス安全弁は上記１つの連通路を遮断することによって切り離されている。１つの３方向切り替えボール弁のみを使用することにより、両ガス安全弁に対する２つの別個のボール弁を省略できる。この場合、３方向切り替えボール弁の切り替え位置に関係なく、１つのガス安全弁がアキュムレータに接続され、１つの安全弁がアキュムレータから分離されているので、常に少なくとも１つのガス安全弁がアキュムレータの安全機能を引き受ける。
【００２１】
本発明による安全システムのさらに好適な実施形態では、センサシステムによる電気的監視コンセプトを実現するために、その都度制御可能なバルブの位置がその開位置及び／又は閉位置に関して監視されており、ガス安全弁とアキュムレータとの間のそれぞれの気体連通路が制御可能なバルブを介して実際に開通していることをセンサシステムが確認して制御装置に伝達してから初めて油圧供給システムの運転が可能にされる。ここから気体連通路の開放又は遮断を「自動的に」確認できるという利点が生じる。他のガス安全弁が安全機能を引き受けると、例えばバルブブロックの外側に取り付けた追加の光学表示装置によって、操作者にガス安全弁を取り外すための許可が表示される。
【００２２】
本発明による安全システムのさらに好適な実施形態では、チップ制御操作コンセプトを実現するために制御チップが設けられており、この制御チップを油圧供給システムの制御装置に挿入して初めてその運転が可能になり、しかし制御チップを取り出すと供給システムは停止され、さらに制御チップを制御可能なバルブに挿入すると関連する連通路を遮断することによりその都度割り当て可能なガス安全弁をアキュムレータの気体側から切り離される。逆に、油圧供給システムの運転は、制御チップを取り出した後でガス安全弁を再び開位置に戻し、このチップを再び制御装置に挿入して接続されている油圧システムの運転が再び可能になるようにすることができる。
【００２３】
さらに、バルブブロックは、少なくとも１つの別の供給ポートを有しており、この供給ポートを介して少なくとも１つの別のアキュムレータ、好ましくはガスアキュムレータが接続可能であり、アキュムレータはバルブブロックの内部に配置された遮断弁を介してその開位置でそれぞれのアキュムレータと、好ましくは油圧アキュムレータの気体側に接続されて気体連通している。この別の供給ポートを介して特にボンベの貯蔵室からガスを取り出して油圧アキュムレータの気体側に導入し、そのようにして油圧アキュムレータの作動能力を高めることができる。
【００２４】
さらに、バルブブロックは少なくとも１つの別のポートを有しており、このポートに充填・試験装置が接続可能であり、充填・試験装置はバルブブロック内の充填・試験連通路を介してそれぞれのアキュムレータと、好ましくはピストン形アキュムレータの形態の油圧アキュムレータの気体側に接続されて直接気体連通していること、及びこの充填・試験連通路は、それぞれの制御可能なバルブの方向に開く逆止弁を介して、それぞれ別のアキュムレータとアキュムレータとの間の別の連通路に接続されていることが有利である。この充填・試験装置を介してガスの特性、例えばガス体積の温度や圧力などを監視及び記録できる。
【００２５】
上記の油圧アキュムレータの液体側に通常のように油圧供給システムが接続されている場合、本発明による安全システムにより、火災によっても引き起こされる可能性のある運転障害の場合に、油圧アキュムレータの気体側で意図しない圧力の上昇を来たすことはない。なぜなら開かれたバルブ装置若しくは開位置にあるボール弁によって、それぞれのガス安全弁が設定された最大圧力を超えると、油圧アキュムレータ側の高圧ガスは直接周囲に逃げることができるからである。このようにして設備部分の破裂につながりかねない油圧アキュムレータの液体側と供給システム側の角に高い圧力は直ちに除圧されるので、供給システムの設備部分の操作者に対する危険は排除されている。この場合、安全システムはさらに、ガス安全弁の機能の意図しない停止につながりかねない手動の誤操作が排除されていることを保証する。
【００２６】
本発明のその他の利点と特徴は図及び以下の図面の説明から明らかになる。上述した特徴及び以下に述べる特徴は、本発明に従いそれぞれ単独でも、互いに任意に組み合わせても実現することができる。図示された特徴はまったく模式的であり、縮尺通りではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】図１ａは、個々のガス安全弁に割り当てられたハンドレバーの種々の操作位置を有する安全システムのバルブブロックの実施形態の側面図を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、個々のガス安全弁に割り当てられたハンドレバーの種々の操作位置を有する安全システムのバルブブロックの実施形態の側面図を示す。
【図１ｃ】図１ｃは、個々のガス安全弁に割り当てられたハンドレバーの種々の操作位置を有する安全システムのバルブブロックの実施形態の側面図を示す。
【図２】図２は、図１ｂのバルブブロックの斜視図を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明による安全システムの第１の実施形態の回路図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明による安全システムの第１の実施形態の回路図を示す。
【図４】図４は、本発明による安全システムの第２の実施形態の回路図を示す。
【図５】図５は、本発明による安全システムの第３の実施形態の回路図を示す。
【図６】図６は、本発明による安全システムの第４の実施形態の回路図を示す。
【図７ａ】図７ａは、本発明による安全システムの別の実施形態の斜視図を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明による安全システムの別の実施形態の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１ａ〜図１ｃは、バルブブロック１０の側面図を示し、その下側には第１のガス安全弁１２と第２のガス安全弁１４が配置されている。ガス安全弁１２、１４にはそれぞれバルブブロック１０のハウジング内に存在するボール弁５０、５２（図３ａ、図３ｂ参照）のコックが割り当てられている。ボール弁５０、５２のコックは互いに分離して、第１のハンドレバー１６若しくは第２のハンドレバー１８を介して開いた切り替え位置と閉じた切り替え位置との間で往復切り替え可能に配置されている。図１ａに示す両ハンドレバー１６、１８の切り替え位置では、これらのハンドレバーはそれぞれ垂直方向に、円筒形ガス安全弁１２、１４に対して平行に位置合わせされており、したがってそれらの開いた切り替え位置で示されている。閉じた切り替え位置では関連するハンドレバー１６又は１８は、第２ハンドレバー１８については図１ｂに示すように、第１のハンドレバー１６については図１ｃに示すように水平に位置合わせされている。ハンドレバー１６が直線的に延びるように作製されているのに対し、他方のハンドレバー１８は屈曲部を有しているため、必要に応じてハンドレバー１６を超えて旋回させることができる（図２参照）。閉じた切り替え位置若しくは閉位置では、図１ａ〜図１ｃに示されていないアキュムレータ４２（図３ａ及び３ｂ参照）の気体側４５への連通路が、関連するボール弁５０又は５２を介して分離されており、関連するガス安全弁１２若しくは１４を安全な方法で取り外すことが可能であり、これについて以下で詳細に説明する。
【００２９】
並置されたハンドレバー１６、１８と間隔を置いて第３のハンドレバー２０がバルブブロック１０の外側に配置されており、この第３のハンドレバー２０を介して、供給ポート２２に割り当てられた別の第３のボール弁５４（図３ａ、図ｂ参照）のコックを操作できる。この場合、ポート２２は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図２を見る方向で直方体のバルブブロック１０の下側に配置されている。図１ａ〜図１ｃの右側に示されているバルブブロック１０の側面には、詳しく図示されないガス充填・試験装置のための充填・試験ポート２４が形成されており、バルブブロック１０の上側にはアキュムレータ４２を接続するための圧力ポート２６が存在している。さらに、バルブブロック１０の上側には電気圧力測定値変換器の形態の測定装置２８が設けられている。図１ａ〜図１ｃの右側に示されているバルブブロック１０の側面には、圧力計４４のための圧力計ポート３４が形成されている。第１のハンドレバー１６と第２のハンドレバー１８はそれぞれ、バルブブロック１０の前面で関連するハンドレバー１６、１８の回転軸心とそれぞれ同軸に配置された円形カムディスク３０ａ、３０ｂと結合している。第３のハンドレバー２０は、回転を制限するための通常のディスク３０ｃを有する。
【００３０】
ハンドレバー１６、１８に対するリング状に形成されたカムディスク３０ａ、３０ｂは、それぞれ部分的に凹状に形成されたアーチ形輪郭の切り欠き３２ａ、３２ｂを有する。図１ａに示す両ハンドレバー１６、１８の開いた切り替え位置では、両切り欠き３２ａ、３２ｂが互いに向き合って配置されている。切り欠き３２ａ、３２ｂの形状と配置は、図１ｂの表現に例示されているように、第２のハンドレバー１８を時計方向で閉じた切り替え位置に動かすと、第２のカムディスク３０ｂの外周で凸状になっている外輪郭が、第１のハンドレバー１６の第１のカムディスク３０ａに設けた第１の凹状切り欠き３２ａ内に強制的に動かされるように選択されている。それにより第１のハンドレバー１６は、図示されている開いた垂直切り替え位置ではカムディスク３０ａ、３０ｂにより機械的にロックされる。同様に、第１のハンドレバー１６を時計方向で閉じた切り替え位置に動かすと、図１ｃに示されているように、第１のカムディスク３０ａはその凹状若しくはアーチ形外周が、第２のカムディスク３０ｂに設けた第２の凹状切り欠き３２ｂ内に動かされ、それに応じて第２のハンドレバー１８は図１ｃに示す開いた垂直切り替え位置で確実にロックされている。
【００３１】
バルブブロック１０にはさらに２つのピン状に突き出たストップリミット１５ａ、１５ｂが設けられており、その都度ハンドレバー１６、１８を９０°だけ回転運動させて開いた切り替え位置及び閉じた切り替え位置に固持し、それぞれのカムディスク３０ａ、３０ｂの切り欠き３２ａ、３２ｂに隣接して形成されたストップラグと協働する。このようなストップリミットはボール弁で一般的であるため、ここではこれについて詳述しない。特にこれに関する個々の詳細は図では見やすさのために省略した。図２には、さらにカムディスク３０ｃに形成されたラグに対するストップリミット１５ｃが示されており、これは第３ハンドレバー２０の対応する回転運動を制限する。
【００３２】
図３ａは、第１のガス安全弁１２のための第１のバルブポート３６（図１ａ参照）と、第２のガス安全弁１４のための第２のバルブポート３８（図１ｂ参照）を備えたバルブブロック１０の第１の実施形態に対する油圧回路図を示す。供給ポート２２では、例として従来の窒素再充填ボンベの形態のガスアキュムレータとして設計された２つの別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂがバルブブロック１０に接続される。さらに、圧力ポート２６では、専ら気体圧力媒体が充填される、窒素ボンベの形態の圧力容器として形成されたアキュムレータ４２が接続されている。圧力計ポート３４には圧力計４４が接続され、測定ポート４８には測定装置２８が接続されている。慣用的なタイプの圧力計４４と測定装置２８は、クイックリリースカップリング４６ａ、４６ｂを介してバルブブロック１０に設けた関連するポート３４若しくは４８と流体連通及び圧力連通している。図３ａに示す解決策により、とりわけアキュムレータ４２は再充填ボンベ４０ａ、４０ｂから窒素が充填される。次に充填されたアキュムレータ４２をバルブブロック１０から充填された状態で取り外し、再び新しいアキュムレータ４２に充填することができる。その限りで個々の貯蔵ボンベ４０ａ、４０ｂの代わりに供給網（図示せず）を設け、そこからアキュムレータ４２に充填することもできよう。例示的に示されたガス貯蔵ボンベの形態の１つのアキュムレータ４２の代わりに、多数のそのような気体連通アキュムレータシステムをバルブブロック１０のポート２６に接続することもできる（図示せず）。
【００３３】
バルブブロック１０内には、第１のバルブポート３６、第２のバルブポート３８、供給ポート２２、圧力ポート２６、充填・試験ポート２４、測定ポート４８及び圧力計ポート３４の間に複数の互いに接続された流体ポートが形成されている。典型的に連通路は金属材料から作られたバルブブロック１０の孔として設けられる。第１のバルブポート３６から第１の連通路部分２１が第１の交点２３に至り、第２のバルブポート３８から第２の連通路部分２５が第２の交点２７に至る。第１の交点２３と第２の交点２７は第３の連通路部分２９に配置されており、第３の連通路部分２９は測定ポート４８からバルブブロック１０の内部の第３の交点３１に延びている。
【００３４】
第４の連通路部分３３は、供給ポート２２から圧力ポート２６に延びている。第４の連通路部分３３内には、第３の交点３１と第４の交点３５が配置されている。第４の交点３５は、充填・試験ポート２４を起点とする充填・試験連通路３７の終点である。充填・試験連通路３７内には第５の交点３９が配置されており、これは第１の交点２３を起点とする第５の連通路部分４１の終点をなしている。第１の連通路部分２１内には、第１のバルブポート３６と第１の交点２２との間に第６の交点４３が配置されており、これは圧力計ポート３４を起点とする第６の連通路部分４５の終点をなしている。
【００３５】
この他に、第１のガス安全弁１２と第１のバルブポート３６との間の第１の管路部分４７、第２のガス安全弁１４と第２のバルブポート３８との間の第２の管路部分４９、別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂと供給ポート２２との間の第３の管路部分５１、５１ａ、５１ｂ、アキュムレータ若しくはガス貯蔵ボンベ４２と圧力ポート２６との間の第４の管路部分５３、測定装置２８と測定ポート４８との間、及び測定装置２８からさらに延びる第５の管路部分５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、並びに圧力計４４と圧力計ポート３４との間の第６の管路部分５７ａ、５７ｂが存在している。
【００３６】
ガス安全弁１２、１４からアキュムレータ４２に至る連通路で第１の連通路部分２１内には第１のボール弁５０が配置され、第２の連通路部分２１内には第２のボール弁５２が配置されている。アキュムレータ４２に続く第４の連通路部分３３内には第３の交点３１と第４の交点３５との間に第３のボール弁５４が配置されており、これと並行して第１の交点２３と第５の交点３９との間の第５の連通路部分４１、第１の交点２３の方向に開く逆止弁５６が接続されている。個々のボール弁５０、５２、５４は、関連するハンドレバー１６、１、８、２０を介して手動で個別に操作される。圧力ポート２６に隣接して配置された第４の交点３５から、充填・試験連通路３７が直接充填・試験ポート２４につながっている。
【００３７】
図３ｂは図３ａと実質的に同一であり、この解決策と異なるのは、圧力容器として設計されたガス貯蔵ボンベ４２の代わりに、ピストン形アキュムレータの形態の油圧アキュムレータとして設計されたアキュムレータ４２が、バルブブロック１０の圧力ポート２６に接続されている点である。図３ｂの表現では例示的に、ピストン形アキュムレータとして設計されたアキュムレータ４２の液圧側若しくは液体側４７に、通常はモーターポンプユニット、貯蔵タンク、油圧消費機器、制御・監視装置（図示せず）などの油圧作動回路からなる供給システム４３が接続されている。
【００３８】
例えば火災などの油圧供給システム４３の技術的障害によって引き起こされた許容されない圧力増加が原因でアキュムレータ４２の気体側４５で圧力が上昇するとすぐに、アキュムレータ４２の気体側４５でガス安全弁１２、１４の応答圧力によって設定され最大圧力を超えるとガス安全弁１２、１４がトリガされて、ボール弁５０、５２の形態のバルブが開きアキュムレータ４２の気体側４５からガスがガス安全弁１２、１４を通って流出でき、例えば３３ＭＰａ（３３０ｂａｒ）の応答圧力に再び達するか若しくは下回るまで続く。この安全機能は、別の第３のボール弁５４が閉じることにより別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂが気体側でアキュムレータ４２の気体側４５から分離されても実現される。この場合、圧力補償は逆止弁５６が両ガス安全弁１２、１４の方向に開き、それによってバルブブロック１０内の通常は窒素ガスの形態の関連する作動ガスの連通路を減圧のために開通することによって行われる。完全を期すためにさらに言うと、ピストン形アキュムレータとして設計されたアキュムレータ４２のピストン４９は、供給システム４３に通じる液体側４７から気体側４５を分離している。図３ａ、図３ｂにそれぞれ示されている安全システムの実施形態では、互いに別個に操作及び切り替え可能なボール弁５０、５２によって、ガス安全弁１２又は１４のいずれか一方が常に関連する連通路を介してアキュムレータ４２と気体連通していることが保証されており、このことは前述のように望ましい安全性の向上につながる。
【００３９】
図４に示す安全システムの第２の実施形態に対する回路図が図３ａ及び図３ｂに示す第１の実施形態と異なるのは、ガス安全弁１２、１４からそれぞれのアキュムレータ４２に続く連通路に２つのボール弁５０、５２の代わりに１つの３方向切り替えボール弁５８のみが配置されている点である。３方向切り替えボール弁５８の配置により、バルブブロック１０内の連通路の相互接続は修正されて、第１の連通路部分２１と第２の連通路部分２５はそれぞれボール弁５８で終わり、このボール弁５８から共通の連通路部分５９が第３の連通路部分２９内の共通の交点６に続くようになっている。圧力計４４は、第６の連通路部分４５を介して同様に第３の連通路部分２９に接続されている。第４の連通路部分３３と、第５の連通路部分４１と充填・試験連通路３７の相互接続は変更されていない。アキュムレータ４０ａ、４０ｂ、４２は、簡略化のため図４では示されていない。また、ボンベ４０ａ、４０ｂは必ずしもポート２２に接続する必要はなく、その場合ポート２２は占有されずに閉じられる。１つの相応のアキュムレータ４２のみがバルブブロック１０のポート２６に接続されている場合も、両ガス安全弁１２、１４及び関連するボール弁５０、５２による安全機能は軽減される。しかし３方向切り替えボール弁による解決策の場合は、ボール弁５８のコックの回転位置に関係なく、ガス安全弁１２又は１４がいかなる場合もアキュムレータ４２と気体連通していることが確保されている。危険な誤操作は上述の解決策におけるのと同様に排除されている。
【００４０】
図５に示す安全システムの第３の実施形態の油圧回路図の形態の回路図では、第１のガス安全弁１２からアキュムレータ４２への連通路を電気的又は電子的に監視するために第１連通路部分２１内に第１の監視装置６０が構成され、第２のガス安全弁１４から３方向切り替えボール弁５８のポート３、２におけるアキュムレータ４２への他の連通路を監視するために第２の連通路部分２５内に第２の比較可能な監視装置６２が構成されている。それ以外の点では図５の表現は、図４による表現に実質的に対応している。
【００４１】
図６に示す安全システムの第４の実施形態に対する回路図では単一のガス安全弁１２が設けられており、ガス安全弁１２から関連するボール弁５０におけるアキュムレータ４２への連通路を監視するために、上述したように第１連通路部分２１内に単一の監視装置６０が存在する。この監視装置６０は選択ボール弁５０の開位置及び／又は閉位置を選択により電気的又は電子的に監視することができる。図６の表現が図３ａ及び図３ｂに示す第１の実施形態と異なるのは、特に第２のガス安全弁１４、第２の管路部分４９、第２のバルブポート３８、第２の連通路部分２５と第２の交点２７及び第２ボール弁５２が省かれている点である。
【００４２】
図３ａ、図３ｂ及び図４に示す安全システムの実施形態では、冗長的な機械的ロックコンセプト若しくはバルブ制御コンセプトが実現されている。図３ａ及び図３ｂによる機械的ロックコンセプトにおいて、２つの関連する２方向切り替えボール弁５０、５２がカムディスク３０ａ、３０ｂを介してそれぞれの水平な閉位置の方向で互いに遮断可能であり、常に１つのボール弁５０又は５２のみがその遮断位置に到達できるようになっており、その結果として接続された両ガス安全弁１２又は１４のうち常に１つに対してのみ気体連通安全機能が無効になる。図４によるバルブ制御コンセプトでは、操作者の意図に関係なくバルブ５８の弁位置から見ていかなる場合も常に１つのガス安全弁１２、１４がその安全機能を保つという意味で操作者管理が達成されている。
【００４３】
図５及び図６に示す例示的な実施形態では、電気的又は電子的監視コンセプトが３方向切り替えボール弁５８若しくはボール弁５０における少なくとも１つの監視装置６０、６２を介して実現されている。冗長性の理由からバルブブロック１０で図５及び図６によるこのような監視コンセプトを、上の図３ａ、図３ｂ及び図４による機械的ロックコンセプト又はバルブ制御コンセプトと互いに組み合わせてよいことは自明である。
【００４４】
ガス安全弁１２、１４をバルブブロック１０から取り外す場合は直ちに、最初にガス安全弁１２、１４からバルブポート３６、３８及びその都度関連するボール弁５０、５２又は５８、並びに圧力ポート２６を経由してアキュムレータ４２に至るそれぞれの気体連通路が分離若しくは遮断されていることが確保されなければならない。このことは、関連するハンドレバー１６、１８の操作と、ハンドレバー１６、１８に形成されたカムディスク３０ａ、３０ｂの相応の機械的ロックによって、又は３方向切り替えボール弁５８の両切り替え位置の一方を相応に調整することによって達成される。ボール弁５８を使用したバルブ解決策では、外部操作による制御、例えば電気、油圧又は空気圧によるモーター制御も考えられよう。代替的又は追加的に、ガス安全弁１２、１４からそれぞれのアキュムレータ４２に至る気体連通路の遮断を少なくとも１つの監視装置６０、６２によって監視することができ、その際に監視装置６０、６２は上位の制御装置（図示せず）に対して適切な制御及び／又は監視信号を生成できる。これに対応して手動によるガス安全弁１２、１４の能動的な交換をバルブブロック１０で監視して、バルブ５０、５２、５８を必要に応じて開位置又は閉位置にもたらすことができる。
【００４５】
アキュムレータ４２からガス安全弁１２、１４に至る第４の連通路部分３３が第３のボール弁５４を介して遮断されるとすぐに、充填・試験ポート２４に接続される充填・試験装置２８（図示せず）によってそれぞれのアキュムレータ４２の気体側４５をチェックすることができ、必要に応じて再充填できる。別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂのガス貯蔵室から作動ガスを補充又は導入する必要がある場合は第３のボール弁５４が開いたままなので、作動ガスは別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂのガス貯蔵室から第３の管路部分５１、５１ａ、５１ｂを通って供給ポート２２へ、さらに第４の管路部３３を通って圧力ポート２６へ、さらに必要な場合は第４の管路部分５３を通ってアキュムレータ４２へ流れることができる。それに伴う圧力の推移は、圧力計ポート３４に接続された圧力計４４を介して監視できる。
【００４６】
さらに、安全システム内の圧力は圧力変換器２８を介して電気的に監視できる。別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂ内のガス貯蔵室も同様にそれぞれ充填しなければならない場合は、別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂがポート２２を介してバルブブロック１０にも接続されていると想定すると、それはボール弁５４が開いている場合はそれぞれのアキュムレータ４２の気体側４５と同時に行われ、及び必要に応じてボール弁５４が閉じている場合は逆止弁５６を介して行われる。そのようにポート２４を介する充填は、別のアキュムレータ４０ａ、４０ｂ、ポート２４における再充填装置、及びそれぞれのアキュムレータ４２の間に圧力平衡が生じて、逆止弁５６が目に見えてその閉位置に達するまで行われる。
【００４７】
本発明による安全システムの代替実施形態が、図７ａ及び図７ｂに示されている。バルブブロック１０は図１ａ〜図１ｃに示す実施形態と比べると比較的小さく形成されており、図７ａ及び図７ｂの斜視図には表現されていない３方向切り替えボール弁を収容している。ボール弁はバルブブロック１０に回転可能に配置されたハンドレバー１６を介して切り替え位置の間で操作できる。バルブブロック１０とそれに配置された構成要素は、アキュムレータ４２の前面６４に配置された別個の構造ユニットを形成する。この目的のために、直角に曲がった接続ピース６６が前面６４に設けた貫通孔に挿入されており、バルブブロック１０は接続ピース６６と固く結合している。
【００４８】
図７ａに示す安全システムの第１の変形例では、バルブブロック１０にガス安全弁１２と破裂板６８が配置されている。ここではガス安全弁１２と破裂板６８は水平に位置合わせされており、向き合う側でバルブブロック１０に配置されている。破裂板６８は、ガス安全弁１２が接続されている場合に、過大な圧力負荷がかかると破裂板６８が裂けてガス安全弁１２は損傷を免れるという機能を有する。バルブブロック１０内に配置された３方向切り替えボール弁を介して、ガス安全弁１２とアキュムレータ４２との間の気体連通路は遮断又は開通可能である。３方向切り替えボール弁はＬ形孔又はＴ形孔を有しており、中央ポートはアキュムレータ４２につながり、それぞれ他のポートにはガス安全弁１２及び／又は破裂板６８が取り付けられている。
【００４９】
図７ｂに示す安全システムの第２の変形例は、バルブブロック１０に破裂板６８の代わりに第２のガス安全弁１４が配置されている点で、図７ａに示す第１の変形例と異なる。ここから両ガス安全弁１２、１４のうちの一方を取り外したときに、その都度バルブブロック１０に残っている他方のガス安全弁１４、１２により一貫した安全機能が保証されているという利点が生じる。
【図１ａ】
2020529553.tif 000003
【図１ｂ】
2020529553.tif 000004
【図１ｃ】
2020529553.tif 000005
【図２】
2020529553.tif 000006
【図３ａ】
2020529553.tif 000007
【図３ｂ】
2020529553.tif 000008
【図４】
2020529553.tif 000009
【図５】
2020529553.tif 000010
【図６】
2020529553.tif 000011
【図７ａ】
2020529553.tif 000012
【図７ｂ】
2020529553.tif 000013
【国際調査報告】
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2020529553.tif 000015
2020529553.tif 000016
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