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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung und eine hin- und her-gehende Fluid-Druck-Vorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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JP 2016-45068 A offenbart eine Fluid-Leckage-Erfassungs-Einheit, die beinhaltet: eine Stangen-Dichtung, die an einem Außen-Umfang einer Welle vorgesehen ist und die Arbeits-Fluid in einem Fluid-Seite-Raum über den Außen-Umfang der Welle abdichtet; eine Staub-Dichtung, die an dem Außen-Umfang der Welle vorgesehen ist, und die auf der entgegengesetzten Seite von der Stangen-Dichtung in der Axial-Richtung der Welle in dem Fluid-Seite-Raum angeordnet ist; und eine Alarm-Übertragungs-Einheit, die einen Alarm überträgt, als Reaktion auf einen Druckanstieg zwischen der Stangen-Dichtung und einer unregelmäßig geformten Staub-Dichtung, wenn Leckage des Arbeits-Fluid durch die Stangen-Dichtung verursacht wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung, offenbart in
JP 2016-45068 A , wird durch Erfassung des Drucks des Arbeits-Fluid in einem Erfassungs-Raum, der zwischen der Stangen-Dichtung und der Staub-Dichtung unterteilt ist, die Leckage des Arbeits-Fluid, verursacht durch eine Beschädigung der Stangen-Dichtung, erkannt.
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In der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung, offenbart in
JP 2016-45068 A , wenn die Staub-Dichtung, die den Erfassungs-Raum unterteilt, beschädigt ist, tritt das Arbeits-Fluid in dem Erfassungs-Raum nach außen aus, und es ist nicht mehr möglich, die Leckage durch die Stangen-Dichtung zu erfassen. Somit, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung, hängt die Erfassungsgenauigkeit für die Leckage von der Haltbarkeit und/oder der Dichtungs-Eigenschaft der Staub-Dichtung ab, die den Erfassungs-Raum abteilt.
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Um die Erfassungsgenauigkeit für die Leckage zu verbessern, muss zum Beispiel das Dichtungs-Element, das den Erfassungs-Raum abteilt, die Dichtungs-Eigenschaft haben, dass ein Hoch-Druck-Fluid nicht leicht nach außen leckt, selbst wenn das Hoch-Druck-Fluid durch die Stangen-Dichtung austritt und ein Hoch-Druck auf das Dichtungs-Element ausgeübt wird. Zusätzlich ist es erwünscht, dass für dieses Dichtungs-Element ein relativ dehnbares Material verwendet wird, so dass selbst bei einer Beschädigung einer Oberfläche der Zylinder-Stange das Dichtungs-Element dem Oberflächenprofil der Zylinder-Stange folgt, um den Außen-Umfang der Zylinder-Stange abzudichten.
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Auf der anderen Seite, da es sich bei der Staub-Dichtung um eine Dichtung zur Verhinderung des Eindringens der Stäube von außen durch Abkratzen der an der Oberfläche der Kolben-Stange anhaftenden Stäube handelt, ist es wünschenswert, dass für die Staub-Dichtung ein relativ hartes Material verwendet wird. Wenn die Staub-Dichtung aus dem relativ weichen und dehnbaren Material gebildet wird, können die an der Kolben-Stange anhaftenden Stäube nicht wirksam abgekratzt werden.
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Daher, in einem Fall, in dem der Erfassungs-Raum durch die Staub-Dichtung unterteilt ist, wie in
JP 2016-45068 A beschrieben, muss die Staub-Dichtung zwei Arten von Fähigkeiten haben, das heißt die Fähigkeit, die Leckage von Flüssigkeit zu erfassen, und die Fähigkeit, das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Da es jedoch schwierig ist, beide Fähigkeiten gleichzeitig zu erreichen, wird es schwierig, die Erfassungsgenauigkeit für die Leckage der Flüssigkeit ausreichend zu verbessern.
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Ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit für Leckagen von Flüssigkeiten von einer Flüssigkeits-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Arbeits-Fluid zwischen einer Kolben-Stange, die sich von einem Zylinder-Rohr erstreckt, und einem Zylinder-Kopf, der auf dem Zylinder-Rohr vorgesehen ist, die Kolben-Stange ist in den Zylinder-Kopf eingesetzt, die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung beinhalte: eine Stangen-Dichtung, die in dem Zylinder-Kopf vorgesehen ist, die Stangen-Dichtung ist konfiguriert, so dass sie einen Spalt zwischen der Kolben-Stange und dem Zylinder-Kopf abdichtet; einen Erfassungs-Raum, der zur Erfassung der Leckage des Arbeits-Fluid ausgebildet ist; eine Erfassungs-Dichtung, die in dem Zylinder-Kopf vorgesehen ist, die Erfassungs-Dichtung ist konfiguriert, um den Erfassungs-Raum zusammen mit der Stangen-Dichtung zu unterteilen; einen Kommunikations-Durchgang, in Kommunikation mit dem Erfassungs-Raum; eine Erfassungs-Einheit, die konfiguriert ist, um Arbeits-Fluid, das durch den Kommunikations-Durchgang geführt ist, zu erfassen; und ein Entlastungs-Ventil, das konfiguriert ist, um den Druck in dem Kommunikations-Durchgang frei zu geben, in dem es geöffnet ist, wenn der Druck in dem Kommunikations-Durchgang einen Entlastungs-Druck erreicht, wobei die Erfassungs-Dichtung zwischen der Stangen-Dichtung und einer Staub-Dichtung vorgesehen ist, die Staub-Dichtung konfiguriert ist, um den Spalt abzudichten, indem sie in dem Zylinder-Kopf vorgesehen ist, so dass sie nach Außen von dem Zylinder-Rohr gewandt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Teil-Schnitt-Ansicht, die einen Hydraulik-Zylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte Schnitt-Ansicht, die eine Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine vergrößerte Schnitt-Ansicht, welche die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel von dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Eine Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und ein Hydraulik-Zylinder 1, der als hin- und hergehende Fluid-Druck-Vorrichtung dient und mit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 vorgesehen ist, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist der Hydraulik-Zylinder 1 mit einem zylindrischen Zylinder-Rohr 2, einer Kolben-Stange 3, die in das Zylinder-Rohr 2 eingeführt ist, und einem Kolben 4, der an einem unteren Ende der Kolben-Stange 3 vorgesehen ist, vorgesehen. Der Kolben 4 ist vorgesehen, so dass er frei entlang einer Innen-Umfangs-Fläche des Zylinder-Rohrs 2 gleiten kann. Ein Innen-Raum des Zylinder-Rohrs 2 wird durch den Kolben 4 in eine Stangen-Seite-Kammer 2a und eine Gegen-Stangen-Seite-Kammer 2b unterteilt.
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Die Kolben-Stange 3 hat ein Spitzen-Ende, das sich von einem offenen Ende des Zylinder-Rohrs 2 erstreckt. Wenn das Arbeits-Öl von einer Hydraulik-Druck-Quelle (nicht gezeigt) wahlweise in die Stangen-Seite-Kammer 2a oder die Gegen-Stangen-Seite-Kammer 2b geleitet wird, wird die Kolben-Stange 3 relativ zum Zylinder-Rohr 2 bewegt. Als Folge davon wird der Hydraulik-Zylinder 1 ausgefahren/zusammengezogen.
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Ein Zylinder-Kopf 5, in den die Kolben-Stange 3 eingesetzt ist, ist an dem offenen Ende des Zylinder-Rohrs 2 vorgesehen. Der Zylinder-Kopf 5 wird an dem offenen Ende des Zylinder-Rohrs 2 mit mehreren Schrauben 6 befestigt.
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Die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 speziell beschrieben.
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Die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 ist vorgesehen mit: einer Stangen-Dichtung 10, die in dem Zylinder-Kopf 5 vorgesehen ist, um einen Raum, der eine Ringform hat (im Folgenden als „Ring-Spalt 8“ bezeichnet), zwischen einer Außen-Umfangs-Fläche der Kolben-Stange 3 und einer Innen-Umfangs-Fläche des Zylinder-Kopfes 5 abzudichten; einer Erfassungs-Dichtung 11, die in dem Zylinder-Kopf 5 vorgesehen ist, um den Ring-Spalt 8 abzudichten und zusammen mit der Stangen-Dichtung 10 einen Erfassungs-Raum 20 zu unterteilen; einen Kommunikations-Durchgang 21, der mit dem Erfassungs-Raum 20 kommuniziert; einen Druck-Sensor 30, der als eine Erfassungs-Einheit zum Erfassen des Drucks des Arbeits-Öls dient, das durch den Kommunikations-Durchgang 21 geführt worden ist; ein Entlastungs-Ventil 40, das geöffnet wird, um den Druck in dem Kommunikations-Durchgang 21 abzulassen, wenn der Druck in dem Kommunikations-Durchgang 21 einen Entlastungs-Druck erreicht; und ein Gehäuse 50 zur Aufnahme des Druck-Sensors 30 und des Entlastungs-Ventils 40.
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Wie in 2 gezeigt, sind an dem Innen-Umfang des Zylinder-Kopfes 5 die Stangen-Dichtung 10, eine Buchse 12, die Erfassungs-Dichtung 11 und eine Staub-Dichtung 13 in dieser Reihenfolge von dem Basis-Ende (die rechte Seite in 2) bis zu der Sitzen-EndSeite (die linke Seite in 2) angeordnet. Die Stangen-Dichtung 10, die Buchse 12, die Erfassungs-Dichtung 11 und die Staub-Dichtung 13 werden jeweils in Ring-Nuten 5a, 5b, 5c und 5d aufgenommen, die in dem Innen-Umfang des Zylinder-Kopfes 5 ausgebildet sind.
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Die Buchse 12 gleitet auf der Außen-Umfangs-Fläche der Kolben-Stange 3 und stützt dabei die Kolben-Stange 3 ab, so dass die Kolben-Stange 3 in der Axial-Richtung des Zylinder-Rohrs 2 bewegbar ist.
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Die Stangen-Dichtung 10 wird zwischen dem Außen-Umfang der Kolben-Stange 3 und einer Ring-Nut 5a des Innen-Umfangs des Zylinder-Kopfes 5 zusammengedrückt und dichtet so den Ring-Spalt 8 ab. Die Stangen-Dichtung 10 verhindert das Austreten des Arbeits-Öls aus der Stangen-Seite-Kammer 2a (siehe 1) nach außen. Die Stangen-Dichtung 10 ist ein sogenannter U-Packung.
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In dem Obigen, obgleich die Buchse 12 und die Stangen-Dichtung 10 an dem Innen-Umfang des Zylinder-Kopfes 5 in dieser Reihenfolge in der Richtung vorgesehen sind, in der sich der Hydraulik-Zylinder 1 zusammen zieht, können diese in umgekehrter Reihenfolge vorgesehen sein.
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Die Staub-Dichtung 13 ist in dem Zylinder-Kopf 5 angeordnet, so dass sie zu der Außen-Seite des Zylinder-Rohrs 2 gewandt ist, und dichtet den Ring-Spalt 8 ab. Die Staub-Dichtung 13 schabt an der Außen-Umfangs-Fläche der Kolben-Stange 3 anhaftende Stäube ab und verhindert so das Eindringen der Stäube von außen in das Zylinder-Rohr 2.
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Ähnlich wie die Stangen-Dichtung 10 wird die Erfassungs-Dichtung 11 zwischen dem Außen-Umfang der Kolben-Stange 3 und einer Ring-Nut 5c des Innen-Umfangs des Zylinder-Kopfes 5 zusammengedrückt und dichtet so den Ring-Spalt 8 ab. Die Erfassungs-Dichtung 11 ist zwischen der Stangen-Dichtung 10 und der Staub-Dichtung 13 angeordnet und unterteilt den Erfassungs-Raum 20 zusammen mit der Stangen-Dichtung 10. Mit anderen Worten, der Erfassungs-Raum 20 ist ein Raum, der durch die Kolben-Stange 3, den Zylinder-Kopf 5, die Stangen-Dichtung 10 und die Erfassungs-Dichtung 11 (in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich die Buchse 12) definiert ist. Ähnlich wie die Stangen-Dichtung 10 ist die Erfassungs-Dichtung 11 die U-Packung.
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Der Kommunikations-Durchgang 21 ist von dem Zylinder-Kopf 5 zum Gehäuse 50 gebildet, um mit dem Erfassungs-Raum 20 zu kommunizieren. Der Kommunikations-Durchgang 21 hat einen ersten Kommunikations-Durchgang 22, der in dem Zylinder-Kopf 5 ausgebildet ist, so dass er sich zum Erfassungs-Raum 20 öffnet, und einen zweiten Kommunikations-Durchgang 23, der in dem Gehäuse 50 ausgebildet ist, so dass er mit dem ersten Kommunikations-Durchgang 22 kommuniziert. Das Arbeits-Öl, das aus der Stangen-Seite-Kammer 2a durch die Stangen-Dichtung 10 ausgetreten ist, wird über den Erfassungs-Raum 20 zum Kommunikations-Durchgang 21 geführt.
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Das Gehäuse 50 wird an einem End-Abschnitt des Zylinder-Kopfes 5 durch Einpressen befestigt. Das Gehäuse 50 ist ferner mit einem Sensor-Aufnahme-Loch 51, das den Druck-Sensor 30 aufnimmt, und einem Ventil-Aufnahme-Loch 52, welches das Entlastungs-Ventil 40 aufnimmt, ausgebildet. Das Sensor-Aufnahme-Loch 51 und das Ventil-Aufnahme-Loch 52 kommunizieren jeweils mit dem zweiten Kommunikations-Durchgang 23, und das Ventil-Aufnahme-Loch 52 kommuniziert mit dem zweiten Kommunikations-Durchgang 23 auf erstes Kommunikations-Durchgangs-22-Seite (Strom-Auf-Seite) relativ zu der Sensor-Aufnahme-Loch 51.
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Der Druck-Sensor 30 ist an dem Gehäuse 50 angebracht, so dass ein Teil des Druck-Sensors 30 in dem Sensor-Aufnahme-Loch 51 aufgenommen wird, und der Druck-Sensor 30 erfasst den Druck des Arbeits-Öls, das von dem Erfassungs-Raum 20 durch den ersten Kommunikations-Durchgang 22 und den zweiten Kommunikations-Durchgang 23 geführt wurde. Der Druck in dem Erfassungs-Raum 20 ist zusammen mit der Zunahme einer Menge des Arbeits-Öls erhöht, die aus der Stangen-Seite-Kammer 2a (siehe 1) durch den Ring-Spalt 8 über die Stangen-Dichtung 10 austritt. Daher, durch Messung des Drucks in dem Erfassungs-Raum 20 mit Hilfe des Druck-Sensors 30, ist es möglich, die austretende Menge des Arbeits-Öls zu kennen.
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Das Entlastungs-Ventil 40 wird geöffnet, wenn der Druck des Arbeits-Öls in dem zweiten Kommunikations-Durchgang 23 einen vorbestimmten Druck (den Entlastungs-Druck) erreicht, und das Arbeits-Öl in dem Erfassungs-Raum 20 wird durch den zweiten Kommunikations-Durchgang 23 nach außen abgelassen. Bei einer solchen Konfiguration wird der Druck in dem Erfassungs-Raum 20 durch das Entlastungs-Ventil 40 auf den Entlastungs-Druck begrenzt. Da es möglich ist, eine bekannte Struktur für den Aufbau des Entlastungs-Ventils 40 zu verwenden, wird auf eine detaillierte Darstellung und Beschreibung verzichtet.
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Als nächstes wird die spezifische Konfiguration des Dichtungs-Elements, das an dem Innen-Umfang des Zylinder-Kopfes 5 vorgesehen ist, und eine Funktionsweise der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 beschrieben.
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Eine Dichtungs-Eigenschaft der Stangen-Dichtung 10 verschlechtert sich allmählich, wenn sie durch die Ausfahr-/Zusammenzieh-Bewegung des Hydraulik-Zylinders 1, in anderen Worten, durch die Hin- und Her-Bewegung der Kolben-Stange 3, verschlissen wird. Mit der Verschlechterung der Dichtungs-Eigenschaft wird die Menge des Arbeits-Öls, die aus der Stangen-Seite-Kammer 2a durch den Ring-Spalt 8 zwischen dem Außen-Umfang der Kolben-Stange 3 und dem Innen-Umfang des Zylinder-Kopfes 5 austritt, erhöht. Wenn die Menge des austretenden Arbeits-Öls zunimmt, besteht die Gefahr, dass der Hydraulik-Zylinder 1 nicht mehr die gewünschte Leistung erbringen kann. Somit, um die Verschlechterung der Stangen-Dichtung 10 und/oder die Verschlechterung der Eigenschaft durch die Leckage des Arbeits-Öls zu erfassen, wird die Leckage des Arbeits-Öls durch die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 in dem Hydraulik-Zylinder 1 erkannt.
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Die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 erfasst die Leckage des Arbeits-Öls auf der Grundlage von dem Druck in dem Erfassungs-Raum 20, der von dem Druck-Sensor 30 erfasst wird. Konkret sendet der Druck-Sensor 30 ein Signal, das dem erfassten Druck entspricht, über einen Sender (nicht abgebildet) drahtgebunden oder drahtlos an eine Verarbeitungs-Einheit (nicht abgebildet). Die Verarbeitungs-Einheit bestimmt auf der Grundlage des erfassten Drucks einen verschlechterten Zustand der Stangen-Dichtung 10. Wenn der erfasste Druck gleich oder niedriger als der voreingestellte Schwell-Wert (im Folgenden als „Erfassungs-Schwell-Wert“ bezeichnet) ist, stellt die Verarbeitungs-Einheit fest, dass sie den Austausch-Zeitpunkt der Stangen-Dichtung 10 nicht erreicht hat. Wenn der erfasste Druck den Erfassungs-Schwell-Wert überschreitet, stellt die Verarbeitungs-Einheit fest, dass sie den Austausch-Zeitpunkt der Stangen-Dichtung 10 erreicht hat, und ein Bediener wird zum Beispiel durch eine Warn-Lampe usw. benachrichtigt, dass sie den Zeitpunkt für den Austausch der Stangen-Dichtung 10 erreicht hat. In dem obigen Beispiel wird der Erfassungs-Schwell-Wert als Druck-Wert festgelegt, der niedriger als der Entlastungs-Druck des Entlastungs-Ventils 40 ist.
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Wie oben beschrieben, ist es in dem Hydraulik-Zylinder 1 möglich, die Verschlechterung der Stangen-Dichtung 10 auf der Grundlage des von dem Druck-Sensor 30 der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 erfassten Drucks zu erkennen. Daher ist es möglich, den Zeitpunkt des Auswechselns der Stangen-Dichtung 10 mit Leichtigkeit zu handhaben.
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In dem Obigen, da die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 eine Vorrichtung zur Erfassung der Leckage des Arbeits-Öls durch Erfassung des Drucks des Arbeits-Öls in dem Erfassungs-Raum 20 ist, besteht die Gefahr, dass die Leckage des Arbeits-Öls nicht erkannt werden kann, wenn das Arbeits-Öl aus dem Erfassungs-Raum 20 über die Erfassungs-Dichtung 11 nach außen austritt und der Druck in dem Erfassungs-Raum 20 verringert wird. Wenn zum Beispiel der Druck in dem Stangen-Seite-Kammer 2a plötzlich erhöht wird und die Lebensdauer der Stangen-Dichtung 10 abgelaufen ist oder die Stangen-Dichtung 10 beschädigt wurde, dann wird das Hoch-Druck-Arbeits-ÖI in den Erfassungs-Raum 20 geleitet und übt Druck auf die Erfassungs-Dichtung 11 aus. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Dichtungs-Eigenschaft der Erfassungs-Dichtung 11 durch den hohen Druck verschlechtert wird. Zusätzlich, wenn ein Kratzers usw. an der Kolben-Stange 3 ausgebildet ist, kann der Kratzer auf die Erfassungs-Dichtung 11 übertragen werden, und das Arbeits-Öl kann durch den Kratzer aus dem Erfassungs-Raum 20 austreten. Daher ist es für die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 gefordert, dass die Verschlechterung der Dichtungs-Eigenschaft der Erfassungs-Dichtung 11 durch den hohen Druck verhindert wird, und dass die Erfassungs-Dichtung 11 dem Außen-Umfangs-Flächenprofil der Kolben-Stange 3 folgt, so dass sie in engen Kontakt mit der Außen-Umfangs-Fläche der Kolben-Stange 3 kommt (so genannte Nachlauf-Fähigkeit der Erfassungs-Dichtung 11).
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Somit, wie oben beschrieben, ist die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 mit dem Entlastungs-Ventil 40 vorgesehen, das den Druck in dem Erfassungs-Raum 20 durch den Kommunikations-Durchgang 21 ablässt. Wenn der Druck in dem Erfassungs-Raum 20 erhöht wird, bis er den Entlastungs-Druck erreicht, wird das Entlastungs-Ventil 40 geöffnet, um den Druck in dem Erfassungs-Raum 20 abzulassen. Bei einer solchen Konfiguration wird der Druck in dem Erfassungs-Raum 20 auf dem Druck gehalten, der gleich oder niedriger als der Entlastungs-Druck ist. Somit wird der Druck, der höher als der Entlastungs-Druck ist, nicht auf die Erfassungs-Dichtung 11 ausgeübt, und es ist möglich, die Verschlechterung der Dichtungs-Eigenschaften durch hohen Druck zu unterdrücken.
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Zusätzlich, da der Erfassungs-Raum 20 auf einem Druck gehalten wird, der gleich oder niedriger ist als der Entlastungs-Druck, durch das Entlastungs-Ventil 40, ist für die Erfassungs-Dichtung 11 ein hohe Druck-Beständigkeit nicht gefordert. Dadurch verbessert sich ein Grad der Freiheit bei der Materialwahl für die Erfassungs-Dichtung 11, so dass es möglich ist, die Erfassungs-Dichtung 11 durch Verwendung des Materials mit hoher Nachlauf-Fähigkeit auszubilden, ohne die Druck-Beständigkeit zu vernachlässigen. Somit ist es möglich, die Erfassungs-Genauigkeit für die Fluid-Leckage durch Verbesserung der Dichtungs-Eigenschaften der Erfassungs-Dichtung 11 zu verbessern.
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Hier wird ein Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 200 nach einem Vergleichsbeispiel dieses Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In dem Vergleichsbeispiel, gezeigt in 3, werden Komponenten, welche die gleichen sind, wie die in dem Ausführungsbeispiel, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
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Bei der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 200 nach dem Vergleichsbeispiel ist die Erfassungs-Dichtung 11, wie in diesem Ausführungsbeispiel, nicht vorgesehen, und der Erfassungs-Raum 20 ist durch die Staub-Dichtung 13 unterteilt. Mit anderen Worten, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 200 fungiert die Staub-Dichtung 13 auch als Erfassungs-Dichtung 11.
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Es ist wünschenswert, dass die Staub-Dichtung 13 aus einem relativ harten Material besteht, um die an der Oberfläche der Kolben-Stange 3 anhaftenden Stäube abzuschaben. Mit anderen Worten, wenn die Staub-Dichtung 13 aus einem relativ weichen, dehnbaren Material besteht, können die an der Kolben-Stange 3 anhaftenden Stäube nicht wirksam abgeschabt werden.
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Somit, in einem Fall, in dem der Erfassungs-Raum 20 durch die Staub-Dichtung 13, wie in dem Vergleichsbeispiel beschrieben, unterteilt ist, ist es schwierig, die Staub-Dichtung 13 mit einem Material mit hoher Nachlauf-Fähigkeit auszubilden, ohne die Funktion als Staub-Dichtung 13 zu beeinträchtigen. Daher ist es mit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 200 nach dem Vergleichsbeispiel schwierig, die Erfassungs-Genauigkeit für die Fluid-Leckage zu verbessern.
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Im Gegensatz dazu, bei der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, ist der Erfassungs-Raum 20 durch die Erfassungs-Dichtung 11 unterteilt, die ein von der Staub-Dichtung 13 getrenntes Element ist. In der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, da die Funktion als Staub-Dichtung 13 für die Erfassungs-Dichtung 11 nicht erforderlich ist, ist es möglich die Erfassungs-Dichtung 11 mit dem Material mit der hohen Nachlauf-Fähigkeit auszubilden. Somit, selbst dann, wenn ein Kratzer usw. an der Kolben-Stange 3 bildet ist, kann die Erfassungs-Dichtung 11 folgen und in engen Kontakt mit der Außen-Umfangs-Fläche der Kolben-Stange 3 kommen, und dadurch ist die Verschlechterung der Dichtungs-Eigenschaft unterdrückt.
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Wie oben beschrieben, durch unterteilen des Erfassungs-Raums 20 durch die Erfassungs-Dichtung 11, die von der Staub-Dichtung 13 getrennt ist, und durch versehen des Entlastungs-Ventils 40, das den Druck in dem Erfassungs-Raum 20 freigibt, brauchen die Druck-Beständigkeit und die Funktion als Staub-Dichtung bei der Wahl des Materials der Erfassungs-Dichtung 11 nicht berücksichtigt zu werden. Daher wird der Grad der Freiheit bei der Auswahl des Materials für die Erfassungs-Dichtung 11 verbessert, und es ist möglich, die Erfassungs-Dichtung 11 auszubilden, indem nur das Material verwendet wird, das für die Erfassung der Fluid-Leckage geeignet ist.
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Insbesondere, für den Werkstoff des Dichtungs-Elements, ist es vorzuziehen, dass die Erfassungs-Dichtung 11 aus dem Werkstoff mit einer höheren Nachlauf-Fähigkeit als die Stangen-Dichtung 10 hergestellt wird, und insbesondere wird vorzugsweise der Werkstoff mit einer hohen Dehnung und einer geringen Druck-Verformung verwendet. Auf der andern Seite, da die Stangen-Dichtung 10 dem hohen Druck in der Stangen-Seite-Kammer 2a ausgesetzt ist, ist es vorzuziehen, dass die Stangen-Dichtung 10 aus dem Material mit einer höheren Druck-Beständigkeit als die Erfassungs-Dichtung 11 hergestellt wird, und genauer gesagt, das Material mit einer hohen Härte und Zugfestigkeit wird bevorzugt verwendet. Zusätzlich, da die Staub-Dichtung 13 die Stäube auskratzt, ist es vorzuziehen, dass die Staub-Dichtung 13 aus dem Material mit einer höheren Härte und Zugfestigkeit als die Erfassungs-Dichtung 11 hergestellt wird.
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Als Materialien, wie oben beschrieben, werden, zum Beispiel, ein Fluor-Gummi (FKM), ein Nitril-Butadien-Gummi (NBR), ein hydrierter Nitril-Butadien-Gummi (HNBR) usw. verwendet, um die Erfassungs-Dichtung 11 auszubilden. Die Stangen-Dichtung 10 und die Staub-Dichtung 13 bestehen jeweils aus Polyurethan. Wie oben beschrieben, bestehen die Erfassungs-Dichtung 11 und die Stangen-Dichtung 10 jeweils aus unterschiedlichen Materialien. Mit einer solchen Konfiguration, da die Erfassungs-Dichtung 11 eine geringere Druck-Beständigkeit, aber eine höhere Nachlauf-Fähigkeit als die Stangen-Dichtung 10 hat, ist es möglich die Erfassungs-Genauigkeit der Fluid-Leckage der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 zu verbessern.
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In dem Obigen sind die Materialien, die für die Erfassungs-Dichtung 11, die Stangen-Dichtung 10 und die Staub-Dichtung 13 verwendet sind, nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Beispielsweise können die Stangen-Dichtung 10 und die Staub-Dichtung 13 aus dem Nitril-Butadien-Gummi bestehen. In diesem Fall kann die Erfassungs-Dichtung 11 auch aus Nitril-Butadien-Gummi bestehen, und die Stangen-Dichtung 10 und die Erfassungs-Dichtung 11 können aus dem gleichen Material bestehen, jedoch ist es wünschenswert, dass das Material beider Komponenten die für die Funktion der Komponente geeigneten Eigenschaften aufweist. Mit anderen Worten, selbst wenn der gleiche Werkstoff (zum Beispiel der Nitril-Butadien-Gummi) verwendet wird, ist es wünschenswert, dass die Erfassungs-Dichtung 11 die höhere Nachlauf-Fähigkeit und höhere Dehnung als die Stangen-Dichtung 10 hat, und im Gegensatz dazu ist es wünschenswert, dass die Stangen-Dichtung 10 die höhere Härte und Zugfestigkeit als die Stangen-Dichtung 11 hat. Wie oben beschrieben, können die Stangen-Dichtung 10, die Erfassungs-Dichtung 11 und die Staub-Dichtung 13 aus dem gleichen Material bestehen, und es ist wünschenswert, dass das Material jeder dieser Komponenten die für die Funktion der Komponente geeigneten Eigenschaften aufweist. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Erfassungs-Dichtung 11, die Stangen-Dichtung 10 und die Staub-Dichtung 13 jeweils über einen weiten Temperaturbereich eingesetzt werden können.
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Als nächstes wird eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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In dem oben genannten Ausführungsbeispiel wurde ein Fall, in dem die hin- und hergehende Fluid-Druck-Vorrichtung der Hydraulik-Zylinder 1 ist, beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 kann auch in einem Dämpfer usw. als hin- und hergehende Fluid-Druck-Vorrichtung verwendet werden. Zusätzlich, das Arbeits-Fluid ist nicht auf das Arbeits-Öl beschränkt, und es kann zum Beispiel auch Wasser oder eine andere Flüssigkeit verwendet werden.
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Zusätzlich, in dem oben genannten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder-Kopf 5 aus einem einzigen Element gebildet. Im Gegensatz dazu kann der Zylinder-Kopf 5 eine Mehrfach-Komponenten-Struktur, gebildet aus einer Mehrzahl von Elementen, haben. In diesem Fall können die Stangen-Dichtung 10, die Erfassungs-Dichtung 11 und die Staub-Dichtung 13 jeweils auf verschiedenen Elementen der Mehrzahl von Elementen, die den Zylinder-Kopf 5 bilden, vorgesehen sein.
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Zusätzlich, in dem oben genannten Ausführungsbeispiel, ist ein Fall, in dem die Erfassungs-Dichtung 11 und die Stangen-Dichtung 10 jeweils die U-Packung sind, beschrieben. Im Gegensatz dazu können auch die Erfassungs-Dichtung 11 und die Stangen-Dichtung 10 von beliebiger Art sein, solange sie zusammengedrückt und zwischen Kolben-Stange 3 und Zylinder-Kopf 5 angeordnet sind, und in der Lage sind das Austreten des Arbeits-Öls verhindern können, und zum Beispiel, kann ein O-Ring verwendet werden.
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Zusätzlich, in dem oben genannten Ausführungsbeispiel, ist ein Fall, in dem die Erfassungs-Einheit der Druck-Sensor 30 ist, beschrieben worden. Im Gegensatz dazu ist die Erfassungs-Einheit nicht auf den Druck-Sensor 30 beschränkt, und die Erfassungs-Einheit kann zum Beispiel ein Sensor sein, der die Leckage des Arbeits-Öls feststellt, indem er eine Spann-Kraft der Erfassungs-Dichtung 11 erfasst.
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Zusätzlich, in dem oben genannten Ausführungsbeispiel, ist der Entlastungs-Druck, bei dem das Entlastungs-Ventil 40 geöffnet wird, höher als der Erfassungs-Schwell-Wert des Druck-Sensors 30. Im Gegensatz dazu ist der Entlastungs-Druck vorzugsweise höher als der Erfassungs-Schwellwert des Druck-Sensors 30, aber gleichzeitig niedriger als ein Druck, bei dem das in den Zylinder-Kopf 5 eingepresste Gehäuse 50 aus dem Zylinder-Kopf 5 herausgezogen wird. Dadurch ist es möglich, durch das Entlastungs-Ventil 40 zu verhindern, dass das Gehäuse 50 einer Kraft ausgesetzt wird, bei der der Zylinder-Kopf 5 herausgezogen wird. Dadurch ist es möglich, die an dem Zylinder-Kopf 5 angebrachte Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 zuverlässiger zu halten.
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Gemäß dem oben genannten Ausführungsbeispiel werden die unten beschriebenen Vorteile bereitgestellt.
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Bei der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 wird der Erfassungs-Raum 20 zur Erfassung der Leckage des Arbeits-Öls zusammen mit der Stangen-Dichtung 10 durch die Erfassungs-Dichtung 11, die unterschiedlich von der Staub-Dichtung 13 ist, unterteilt. Somit ist die Funktion als Staub-Dichtung 13 für die Erfassungs-Dichtung 11 nicht erforderlich. Zusätzlich, selbst wenn das Hoch-Druck-Arbeits-ÖI durch die Stangen-Dichtung 10 austritt, wird der Druck durch das Entlastungs-Ventil 40, das in dem Kommunikations-Durchgang 21 vorgesehen ist, abgelassen. Daher ist es möglich, die Anwendung des Hoch-Druckes auf die Erfassungs-Dichtung 11 zu unterdrücken, und die hohe Druck-Beständigkeit ist für die Erfassungs-Dichtung 11 nicht erforderlich. Da, wie oben beschrieben, die Erfassungs-Dichtung 11 nicht als Staub-Dichtung 13 verwendet wird und hoher Druck nicht auf sie einwirkt, wird, wie oben beschrieben, der Grad der Freiheit bei der Auswahl des Materials für die Erfassungs-Dichtung 11 verbessert, so dass es möglich ist, die Erfassungs-Dichtung 11 durch Verwendung des Materials mit der hohen Nachlauf-Fähigkeit zu bilden. Daher wird die Leckage des Arbeits-Öls über die Erfassungs-Dichtung 11 verhindert, und es ist möglich, die Erfassungs-Genauigkeit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 zu verbessern.
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Konfigurationen, Abläufe und Wirkungen des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden kollektiv beschrieben.
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Die Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 zum Erfassen der Leckage des Arbeits-Öls zwischen der Kolben-Stange 3, die aus dem Zylinder-Rohr 2 heraus ragt, und dem Zylinder-Kopf 5, der an dem Zylinder-Rohr 2 vorgesehen ist, die Kolben-Stange 3 ist in den Zylinder-Kopf 5 eingesetzt, umfassend: die Stangen-Dichtung 10, die in dem Zylinder-Kopf 5 vorgesehen ist, die Stangen-Dichtung 10 ist konfiguriert, so dass sie den Ring-Spalt 8 zwischen der Kolben-Stange 3 und dem Zylinder-Kopf 5 abdichtet; den Erfassungs-Raum 20, der zum Erfassen des Lecks des Arbeits-Öls ausgebildet ist; die Erfassungs-Dichtung 11, die konfiguriert ist, so dass sie den Ring-Spalt 8 abdichtet, indem sie in dem Zylinder-Kopf 5 vorgesehen ist, wobei die Erfassungs-Dichtung 11 konfiguriert ist, so dass sie den Erfassungs-Raum 20 zusammen mit der Stangen-Dichtung 10 unterteilt; den Kommunikations-Durchgang 21, der mit dem Erfassungs-Raum 20 in Verbindung ist; der Druck-Sensor 30, der konfiguriert ist, so dass er den Druck Arbeits-Öls erfasst, das durch den Kommunikations-Durchgang 21 geführt ist; und das Entlastungs-Ventil 40, das konfiguriert ist, so dass es den Druck in dem Kommunikations-Durchgang 21 freigibt, indem es geöffnet wird, wenn der Druck in dem Kommunikations-Durchgang 21 den Entlastungs-Druck erreicht, wobei die Erfassungs-Dichtung 11 zwischen der Stangen-Dichtung 10 und der Staub-Dichtung 13 vorgesehen ist, die Staub-Dichtung 13 konfiguriert ist, so dass sie den Ring-Spalt 8 abdichtet, indem sie in dem Zylinder-Kopf 5 vorgesehen ist, so dass sie der Außen-Seite des Zylinder-Rohrs 2 zugewandt ist.
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In dieser Konfiguration wird der Erfassungs-Raum 20 zur Erfassung des Lecks des Arbeits-Öls durch die Erfassungs-Dichtung 11 getrennt von der Staub-Dichtung 13 zusammen mit der Stangen-Dichtung 10 unterteilt. Somit ist die Funktion als Staub-Dichtung 13 für die Erfassungs-Dichtung 11 nicht erforderlich. Zusätzlich, selbst wenn das Hoch-Druck-Arbeits-ÖI durch die Stangen-Dichtung 10 austritt, wird der Druck durch das Entlastungs-Ventil 40 in dem Kommunikations-Durchgang 21 abgebaut. Somit ist es möglich, die Anwendung des Hoch-Druckes auf die Erfassungs-Dichtung 11 zu unterdrücken, und die hohe Haltbarkeit unter Hoch-Druckbedingungen ist für die Erfassungs-Dichtung 11 nicht erforderlich. Wie oben beschrieben, da die Erfassungs-Dichtung 11 nicht als Staub-Dichtung 13 verwendet wird, und der hohe Druck nicht auf sie ausgeübt wird, ist es möglich, die Erfassungs-Dichtung 11 durch Verwendung des Materials zu auszubilden, das für das Erfassen der Leckage des Arbeits-Öls geeignet ist, und so wird die Leckage des Arbeits-Öls über die Erfassungs-Dichtung 11 verhindert. Daher ist die Erfassungsgenauigkeit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 verbessert.
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Zusätzlich, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, hat die Stangen-Dichtung 10 die höhere Druck-Beständigkeit als die Erfassungs-Dichtung 11.
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Zusätzlich, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, hat die Erfassungs-Dichtung 11 die höhere Dehnung und die geringere Druck-Verformung als die Stangen-Dichtung 10.
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Zusätzlich, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, sind die Stangen-Dichtung 10 und die Erfassungs-Dichtung 11 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.
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Zusätzlich, in der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100, ist die Erfassungs-Dichtung 11 aus Fluor-Gummi, Nitril-Butadien-Gummi oder hydriertem Nitril-Butadien-Gummi ausgebildet.
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Bei diesen Konfigurationen wird, da die Erfassungs-Dichtung 11 bzw. die Stangen-Dichtung 10 die für ihre Funktionen geeigneten Eigenschaften aufweisen, die Erfassungsgenauigkeit der Fluid-Leckage-Erfassungs-Vorrichtung 100 verbessert.
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Ausführungsbeispiele dieser Erfindung wurden oben beschrieben, aber die oben genannten Ausführungsbeispiele sind lediglich Beispiele für Anwendungen dieser Erfindung, und der technische Umfang dieser Erfindung ist nicht auf die spezifischen Gestaltungen der oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität auf der Grundlage der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-012563 , die am 29. Januar 2018 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, und deren gesamter Inhalt in diese Spezifikation aufgenommen wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016045068 A [0002, 0003, 0004, 0007]
- JP 2018012563 [0059]
