JP2014510884A - 自動メンテナンス機能を有する液気圧併用のアキュムレータを少なくとも一つ備える設備 - Google Patents

Abstract

本発明は、液気圧併用のアキュムレータの気体空間の自動的な再充填に関する。気体空間（１３）の充填を再調整する手段（２０）は、気体系統（２４）を経由して充填バルブ（１７）に接続された加圧気体の供給源（２２）と、気体空間に気体を再注入するためのサイクルを計算するためのユニット（２７）によって制御される再注入バルブ（２６）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一又は複数の液気圧併用のアキュムレータを含む設備に関する。より詳細に、本発明は、そのアキュムレータ又はその各アキュムレータが、その製品寿命期間の全体において最適な運転条件で自動的にメンテナンスされることを可能にする改良に関する。本発明は、とりわけ、接近が制限された及び／又は接近が危険な環境、及び／又は、例えば、高いデューティサイクル及び／又はメンテナンスにおけるコスト抑制のために頻繁な介入を許容しない環境に配置された一又は複数の液気圧併用のアキュムレータを備えた設備に適用する。

液気圧併用のアキュムレータは、内部に２つのコンパートメントが形成された剛性の容器で構成される。加圧気体で満たされた一つのコンパートメントは、一般的に「気体空間」と呼ばれる。液体で満たされたコンパートメントは、一般的に「液体空間」と呼ばれる。可撓性の膜を有するセパレータは、その両方のコンパートメント間の変形可能な共通の壁を形成する。

気体空間は、剛性の容器の対応する端に配置されたバルブを含み、その端を通じて、所定量の加圧気体が噴射され、そこに閉じ込められる。この気体空間の充填はアキュムレータの所定の動作範囲を定める。

その応用は非常に多い。それらの中で、圧力のピークを吸収するための「反脈動」エネルギーの貯蔵に言及することができる。とりわけ、着陸装置におけるブレーキ補助、又は、例えば、トラックにおいて、ブレーキがかかる段階でエネルギーが回収され、加速の再開の段階でエネルギーが放出されるような、対立するエネルギーの回収に言及することもできる。本発明によってより詳細に関連する別の応用分野は、風力タービンの分野である。このアキュムレータは、緊急停止の場合に風力タービンのブレードをフェザリングするために用いられる。この場合、アキュムレータは、風力タービンの回転部、すなわち、接近が特に困難である場所に設けられている。

バルブの品質及び可撓性の膜を有するセパレータを構成する材料の透過レベルの品質は主に極めて長期間にわたって気体空間の充填が維持されることを可能にする。しかし、少しの気体の漏えいをも完全に防止することは不可能である。それゆえ、長期間の運転で、アキュムレータの効率が低下する。このため、時々、気体空間の再充填が必要である。これを行うために、例えば、メンテナンス要員に加圧気体を含む可動タンクを利用させることによって、バルブに加圧気体の供給源を接続する方法が知られている。

上記の応用の中で、この「マニュアル」の再充填は、細心の注意を要し、さらに高度に制約された及び／又は危険な作業である。

本発明によれば、自動的に気体空間の充填を可能にすることによってこの問題を解決できる。

より詳細に、本発明は、液体空間と、選ばれた最小値を超える圧力で気体が充填されている、予め充填された気体空間とを備える少なくとも一つの液気圧併用のアキュムレータを含む設備であって、前記気体空間の充填を、前記充填の圧力が前記選ばれた最小値を下回るときに逐次的に再調整するための手段を備え、その手段は、気体系統を経由して前記気体空間を充填するためのバルブに接続された加圧気体の供給源を備え、前記気体系統は、前記気体空間に気体を再注入するための逐次的サイクルを計算するための計算ユニットによって制御され、常閉型の、２つの位置をとる少なくとも一つの再注入用のソレノイドバルブを含み、前記計算ユニットは、前記液体空間に及ぶ液体圧力又は前記加圧気体の供給源によって与えられる液体動力の少なくとも一つの代表信号を受け取り、前記計算ユニットの制御出力部は、前記再注入用のソレノイドバルブの開閉のための前記逐次的サイクルを、前記気体空間の圧力が前記選択された最小値を下回る毎に前記気体空間の充填を再調整するための逐次的なサイクルを発生させることによって制御することを特徴とする、設備に関する。

より詳細に、気体系統において、前記加圧気体の供給源と前記再注入用のソレノイドバルブとの間に、前記加圧気体の供給源によって与えられる気体圧力を制御する減圧バルブ、（充填時間を調整するための）調整可能ノズル、及び逆流防止バルブが備えられていてもよい。好ましくは、これらのエレメントがこの順番で直列に接続されている。

特定の実施形態によれば、一つの上記の再注入のサイクルの期間に注入された気体の量を決定するために流量計が気体系統に挿入されていてもよい。この流量計は、前記計算ユニットに接続された信号出力部を含み、前記計算ユニットは気体の流量の連続的な測定値から再注入された気体の量を決定するように構成されている。

別の可能性によれば、前記計算ユニットは、前記気体空間の充填の再調整の命令の代表信号を受け取り可能なトリガ入力部を含む。

特定の可能な実施形態によれば、前記気体空間に及ぶ圧力を測定するために圧力センサが設けられ、前記圧力センサの出力部は、再注入されるべき前記気体の量を決定するために、前記計算ユニットのデータ入力部に接続されている。言い換えれば、気体は、前記気体空間に及ぶ圧力が再び所望の値に達するまで、一つの再注入のサイクルの期間に再注入される。

前記設備は、前記気体空間の前記気体の温度を測定するための温度センサを含み、前記温度センサの出力部は、再注入されるべき前記気体の量を決定するために、前記計算ユニットのデータ入力部に接続されていることを特徴としていてもよい。

後ほど明らかになる通り、前記気体の温度の測定値は、再注入が停止されるために、気体空間における圧力の値を決定するための補正値として関与する。

他の代替の形態によれば、前記設備は複数のアキュムレータ又はアキュムレータのグループと、対応する再注入用のバルブとを含む。前記気体系統は、すべての前記再注入用のバルブに接続され、前記計算ユニットは、前記再注入用のバルブを独立に作動させるために接続されたそれぞれの制御出力部を含む。従って、加圧気体の供給源が単一であり、気体系統が共通であるにもかかわらず、再注入のサイクルに、所定の瞬間において、一のアキュムレータ又はアキュムレータのグループのみ関与する。

任意に、このような同一の再注入用のバルブに関連づけられたアキュムレータのグループは、並列に接続された複数のアキュムレータで構成される。

別の有利な特徴によれば、前記設備は、さらに、前記充填バルブ又はそれぞれの前記充填バルブに接続され、一つの前記再注入のサイクルの期間に前記計算の手段によって閉じるように制御される常開型のパージバルブを含む。

代替の形態によれば、前記パージバルブはただ一つ含まれていてもよい。この場合、そのパージバルブは、前記再注入用のバルブのすぐ上流側で上記の気体系統に接続されている。また、そのパージバルブも一つの再注入のサイクルの期間に閉じるように制御される。

有利には、前記加圧気体の供給源は、少なくとも一つの圧縮気体のタンクを含む。このタンクは、好ましくは、簡単に取り換えられるように接近可能な位置に配置されるだろう。このようなタンクにおける前記気体の圧力は、液気圧併用のアキュムレータを予め充填する最大の圧力よりも大きい。

一例としてのみ示され、添付の図面を参照してなされる、本発明の原理に従った設備のいくつかの実施形態を伴う説明から、本発明がより良く理解され、本発明の他の特徴がよりはっきりと明らかになるであろう。

図１は、本発明に係る設備の第１実施形態のブロック図である。 図２は、一の代替の実施形態を示す類似のブロック図である。 図３は、設備の別の実施形態を示すブロック図である。 図４は、設備の可能な拡張を示す部分ブロック図である。 図５は、図４に類似の、代替の実施形態を示す図である。

図１に示された設備は、気体空間１３及び液体空間１４が内部に形成された剛性の容器１２を一般的に備える少なくとも一つの液気圧併用のアキュムレータ１１を含む。体積が可変であるこれら両方の空間は、容器１２の内部の体積を分け合っている。これらの空間は、可撓性の膜１５を有するセパレータによって形成された共通の壁を含む。所定量の加圧気体が気体空間に閉じ込められている。充填バルブ１７は、気体空間に連通し、かつ所定量の気体を気体空間へ充填させる。このため、原則的に、気体は、気体空間に閉じ込められる。液体空間は、不図示の、液体利用回路に接続された出口１９を含む。

設備は、充填バルブ１７に接続された、気体空間の充填を再調整するための手段２０を含む。これらの再調整の手段は、ここでは加圧気体のタンクで構成された、加圧気体の供給源２２、とりわけ、常閉型の制御される再注入バルブ２６を含む気体系統２４、及び気体空間へ気体を再注入するためのサイクルを計算するための計算ユニット２７を備える。この計算ユニット２７はバルブ２６を制御するために設けられている。好ましい例によれば、バルブ２６はソレノイドバルブであり、バルブ２６の電気信号入力部２６ａは、計算ユニット２７の特定の制御出力部２９に接続されている。

加圧気体の供給源２２の出口には、マニュアルで作動される隔離バルブ２３が備えられている。気体系統２４は、このバルブ２３と充填バルブ１７との間で延びている。気体系統２４は、遮断バルブ２３、減圧バルブ３１、調整可能ノズル３３、及び逆流防止バルブ３５を直列に備えている。減圧バルブは、加圧気体の供給源によって与えられる気体の圧力を制御できる。そのノズルは、充填時間の調整を可能にする。加圧気体の供給源２２はここでは圧縮された気体の簡易なタンクであり、これは容易に交換されることができる。

逆流防止バルブ３５の出口は、バルブ２６の気体入口に接続されている。バルブ２６の気体出口は、充填バルブ１７に接続されている。

通気のために、安全バルブ３９が遮断バルブ２３と減圧バルブ３１との間の１点に接続されている。

ここでは有利にはソレノイドバルブである、常開型のパージバルブ４１は、上記の充填バルブ１７又はそれぞれの上記充填バルブ１７に接続され、計算ユニット２７によって閉じるように制御される。ソレノイドバルブ４１は、計算ユニットの出力部３０によって作動されるように接続されている。ソレノイドバルブ４１は、一の再注入のサイクルの始めに閉じるように作動される。

計算ユニット２７は、一般的に、電気制御信号を生成するために、ソレノイドバルブ２６及びソレノイドバルブ４１のための電気制御信号、とりわけ、様々なセンサに由来する受信信号及び処理信号について生成可能な、マクロプロセッサ及び電子回路を含む。この計算ユニットは、詳細には説明されない。

計算ユニット２７を動作させることが気体空間へ気体を再注入するためのサイクルのトリガとなる。これを実行するため、計算ユニット２７は、図１の例においてこのサイクルを開始するために、液体空間１４において及ぶ液体圧力の代表信号によって作動される。従って、この例によれば、サイクルのトリガ入力部４７は、液体空間の圧力センサ４８の出力部に接続されている。この圧力が低いしきい値に達するとき、計算ユニット２７は、逐次的に、それぞれ、ソレノイドバルブ４１を閉じ、ソレノイドバルブ２６を開くために、出力部３０及び出力部２９に駆動信号を送る。

計算ユニット２７は、とりわけ、バルブ１７より下流の上記の気体空間の気体と接するように配置された、圧力センサ５０及び温度センサ５２を用いて、上記の気体空間に含まれる気体の圧力及び温度に依存する再注入された気体の量を（参照値と比較して）適合させることを可能にする補償回路４５を含む。より詳細に、圧力センサ５０は気体空間に及ぶ圧力を測定し、圧力センサ５０の出力部は、再注入されるべき気体の量を決定するための上記の計算ユニット２７のデータ入力部５０ａに接続されている。また、温度センサ５２は気体空間の気体の温度を測定すること可能にし、温度センサ５２の出力部は再注入されるべき気体の量を決定するための上記の計算ユニットのデータ入力部５２ａに接続されている。

補償回路４５は、気体空間が、アキュムレータ１１が使用されている設備の特性に依存する所定の定格の充填の状態であると推定することによって、気体空間における温度Ｔに応じた圧力Ｐの標準的な変化をメモリに記憶している。図１には、この変化が直線Ｄによって図示されている。

入力部４７が再注入のサイクルにトリガをかけるための命令をセンサ４８から受け取るとる場合、補償回路４５は、センサ５０及びセンサ５２から、気体空間の実際の圧力及び温度の代表情報を受け取る。このことは、補正されるべき、値ΔＰの決定の結果生じる、直線Ｄからシフトした点（Ｐ，Ｔ）の決定を可能にする。この値は、出力部２９及び出力部３０に送られる駆動信号を生成するために、ΔＰの値に関するテスト５５を繰り返し実行するソフトウェアの適切な部分にロードされる。より詳細に、テストΔＰ≠０が肯定的でない限り、バルブ２６は開いた状態に維持され、バルブ４１は閉じた状態に維持される。これにより、加圧気体の供給源から気体空間に気体を連続的に再充填することを可能にしている。テスト５５が否定的になるとき、すなわち、ΔＰ＝０になるとき、駆動信号は消滅し、バルブ１７の入口が大気に接するように、ソレノイドバルブ４１が開きつつソレノイドバルブ２６は閉じる。

再注入のサイクルのあいだ、気体の供給源２２によって加圧気体が放出され（遮断バルブ２３が開かれている）、安全バルブ３９は閉じられたままである。減圧バルブ３１及び調整可能ノズル３３の制御のもとこの気体が流れる。計算ユニット２７（より詳細には補償回路４５）によって決定された値ΔＰがゼロに戻されるまで、気体が、バルブ１７をこじ開けることによって、気体空間１３を再充填するために逆流防止バルブ３５及びソレノイドバルブ２６を通過する。

図２に、代替の実施形態を示す。図１を参照して説明された要素と類似の要素については同一の数字の符号を付し、再度の説明は行わない。

この代替の実施形態は、気体系統に挿入された流量計５７を含むことに特徴づけられる。流量計は、上記の一つの再注入のサイクルの期間に、再注入された気体の量を決定するための計算ユニットに接続された信号出力部を含む。

補償回路が、気体空間１３を再充填するために再注入されるべき気体の量の代表値Ｑ₀を、とりわけ上記の様にして得られたΔＰの値から、推定するために設けられている以外は、計算ユニット２７は、全体的に、図１の計算ユニット２７と同様である。再充填された気体の量Ｑは、流量計５７の信号出力部５８に接続されたデータ入力部５７ａに適用される流量の情報から計算ユニット２７によって決定される。ソフトウェアの適切な部分が出力部２９及び出力部３０で利用可能な駆動信号を生成するテスト５５Ａを繰り返し実行する。このテストは、気体空間における再注入サイクルを開始してから導入された気体の量の値Ｑ（流量計５７から推定された値）を補償回路４５によって決定された値Ｑ₀と比較する。再注入のサイクルにトリガをかけるための命令は上記の例と同様に、液体空間の圧力の測定値（センサ４８）から生成される。

図３の例において、図２の設備の必須の要素が再度現れる。とりわけ、気体系統２４に挿入された流量計５７は、再注入のサイクルのいかなる瞬間においても、実時間で気体空間に再注入された気体の量Ｑを計算ユニットによって決定できる。このサイクルは、上記の２つの実施形態の様に、ソレノイドバルブ２６及びソレノイドバルブ４１の作動により開始し、終了する。

しかし、本例では、このサイクルのトリガは、液体空間における不十分な圧力の検出によってではなく、液気圧併用のアキュムレータ１１が接続された設備に対して付与される液体動力の代表信号によってトリガがかけられる専用電子アセンブリ６０によってトリガがかけられる。この電子アセンブリの構造は、関連する設備のタイプに依存し、当業者が想到する範囲である。測定された液体動力が所定の低いしきい値に達すると、専用電子アセンブリ６０は、計算ユニット２７を作動させるトリガ入力部４７に適用される、サイクルにトリガをかけるための信号を生成する。

これは、それぞれの再注入のサイクルに再注入されるべき気体の全量Ｑ₀に対して演繹的に一度決定することによって簡略化されてもよい。この場合、回路４５は、センサ４８は当然ながら、センサ５０及びセンサ５２とともに省略されてもよく、このサイクルは専用電子アセンブリ６０によって作動させられる。

当然ながら、図３に示したトリガ制御方式は、回路４５とセンサ５０及びセンサ５２とを用いることによって、すなわち、値ΔＰを打ち消すことによって再注入される気体を制御することにより、流量計を有しない、図１の設備に適合されていてもよい。

図４において、対応する再注入バルブに関連づけられた複数のアキュムレータ１１又はアキュムレータのグループ１１ａを備えた設備が示されている。図示の通り、同一の再注入バルブ２６に関連づけられた、アキュムレータのグループ１１ａは、並列に接続された複数のアキュムレータから構成されている。

気体系統２４はすべての再注入バルブ２６に接続されており、図示されていない計算ユニットは、その再注入バルブを独立に作動させるために接続されたそれぞれの制御出力部を含んでいる。

図４の例において、それぞれのアキュムレータ１１又はアキュムレータのグループ１１ａは常開型の特定のパージバルブ４１に関連づけられている。各バルブは、各充填バルブ１７に直接接続されており、かつ、関連するアキュムレータ又はアキュムレータのグループに対応する一の再注入のサイクルの期間に、計算ユニットによって閉じるように制御される。各バルブ４１は、計算ユニットの特定の出力部によって制御される。

それに代えて、図５の実施形態では、パージバルブ４１が１つだけ設けられている。この常開型のバルブは、上記の再注入バルブ又は上記のそれぞれの再注入バルブよりすぐ上流側で気体系統２４に接続されている。従って、この例によれば、パージバルブ４１は逆流防止バルブ３５より下流側で接続されている。パージバルブ４１は、一つの再注入のサイクルの期間に閉じるように制御される。

Claims (14)

1. 液体空間と、選ばれた最小値を超える圧力で気体が充填されている、予め充填された気体空間とを備える少なくとも一つの液気圧併用のアキュムレータ（１１）を含む設備であって、
   前記気体空間（１３）の充填を、前記充填の圧力が前記選ばれた最小値を下回るときに逐次的に再調整するための手段（２０）を備え、その手段は、気体系統（２４）を経由して前記気体空間の充填バルブ（１７）に接続された加圧気体の供給源（２２）を備え、前記気体系統は、前記気体空間への気体の再注入のための逐次的サイクルのための計算ユニット（２７）によって制御され、常閉型の、２つの位置をとる少なくとも一つの再注入用のソレノイドバルブ（２６）を含み、
   前記計算ユニット（２７）は、前記液体空間に及ぶ液体圧力又は前記加圧気体の供給源によって与えられる液体動力（６０）の少なくとも一つの代表信号（４８）を受け取り、
   前記計算ユニットの制御出力部（２９）は、前記再注入用のソレノイドバルブの開閉のための前記逐次的サイクルを前記気体空間の圧力が前記選ばれた最小値を下回る毎に前記気体空間の充填を再調整するための逐次的なサイクルを発生させることによって制御することを特徴とする、設備。
2. 前記気体系統に挿入された減圧バルブ（３１）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の設備。
3. 前記気体系統に挿入された調整可能ノズル（３３）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の設備。
4. 前記気体系統に挿入された逆流防止バルブ（３５）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
5. 一方における前記加圧気体の供給源と他方における前記再注入用のソレノイドバルブとの間の前記気体系統において、前記加圧気体の供給源によって与えられる前記気体の圧力を制御する減圧バルブ（３１）、調整可能ノズル（３３）、及び逆流防止バルブ（３５）が直列に挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載の設備。
6. 前記気体系統に挿入された流量計（５７）を含み、前記流量計は一つの前記再注入のサイクルの期間に注入された気体の量を決定するために前記計算ユニット（２７）に接続された信号出力部を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の設備。
7. 前記計算ユニットは、前記気体空間の充填を再調整するための命令の代表信号を受け取り可能なトリガ入力部（４７）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の設備。
8. 前記気体空間に及ぶ圧力を測定するための圧力センサ（５０）を含み、当該圧力センサの出力部は、再注入されるべき前記気体の量を決定するために、前記計算ユニット（２７）のデータ入力部（５０ａ）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の設備。
9. 前記気体空間の前記気体の温度を測定するための温度センサ（５２）を含み、当該温度センサの出力部は、再注入されるべき前記気体の量を決定するために、前記計算ユニット（２７）のデータ入力部（５２ａ）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の設備。
10. 複数のアキュムレータ（１１）又はアキュムレータのグループ（１１ａ）と、対応する再注入バルブ（２６）とを含み、
    気体系統はすべての前記再注入バルブに接続され、
    前記計算ユニットは前記再注入バルブを独立に作動させるために接続されたそれぞれの制御出力部を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の設備。
11. 前記アキュムレータのグループ（１１ａ）は、同一の再注入バルブに関連づけられ、並列に接続された複数のアキュムレータから構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の設備。
12. 前記充填バルブ（１７）又はそれぞれの前記充填バルブ（１７）に接続され、かつ、一つの前記再注入のサイクルの期間に前記計算ユニットによって閉じるように制御される、常開型のパージバルブ（４１）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１１に記載の設備。
13. 前記再注入バルブ又はそれぞれの前記再注入バルブのすぐ上流側で前記気体系統に接続され、かつ、一つの前記再注入サイクルの期間に閉じるように制御される常開型の単一のパージバルブ（４１）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の設備。
14. 前記加圧気体の供給源（２２）は、その圧力が前記液気圧併用のアキュムレータ（１１）を予め充填する最大の圧力よりも大きい、圧縮気体の少なくとも１つのタンクを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の設備。

Images