JP2019528407A - 締付けシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

締付けシリンダ装置は、ハウジング（２）と、その中に少なくとも部分的に長手方向に移動可能に配置されたピストン・ロッドユニット（３０、３４）と、ベローズ折り部を有するベローズ体（１８）の形態による補償要素とを具備し、ベローズ体（１８）は長手方向に可変で、ハウジング（２）内の媒体室（１２）内に受容された圧縮可能な媒体と媒体案内接続している。【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジングと、その中に少なくとも部分的に長手方向に移動可能に配置されたピストン・ロッドユニットとを具備する締付けシリンダ装置に関する。さらに、本発明は、特に２つのフランジ半部を互いに固持するための締付けチャックに関する。

操作力を生み出すための長手方向に移動可能なピストン・ロッドユニットを有する締付けシリンダ装置は、先行技術である。そのようなシリンダ装置は、多く保持シリンダとして又は調節シリンダとしても、例えば発電所で使用される。特に保持シリンダとして応用する場合は、生み出された締付け力が長期間経ても減少しないことが確保されていなければならない。この要求は、とりわけ締付けシリンダ装置を沖合で使用する際に満たされなければならない。そこでは締付けシリンダ装置は、例えば水中ハウジング又は配管又は同種のものにおいてフランジ半部を設定可能な力で一緒に保持するために利用される。そのようなシステムではフランジの外周にしばしば複数の締付けシリンダ装置が配置されている。

ある特許文献において、深海プラントの液圧装置の圧力操作のために圧力液体内の作動液圧を伝達する装置であって、シリンダ配置構成において圧力液体に対する第１の圧力室、この圧力室の体積を変えるために移動可能なピストン構成、並びに少なくとも１つの第２の圧力室があり、この第２の圧力室は第１の圧力室内で作動圧を生み出すピストン構成の運動のために深海の周囲圧で付勢可能である、装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この公知の解決ではシリンダ配置構成内の作動圧はピストン構成に直接作用する海水によって生み出され又は伝えられるのではなく、シリンダ配置構成の手前に蓄圧器が接続されており、そこからシリンダ配置構成に深海圧力下にある操作流体を供給でき、そうすることによって必要とされる作動圧を生み出すことができる。

独国特許出願公開第１０２０１１００９２７６号明細書

本発明の課題は、この先行技術から出発して、長い運転期間にわたり一定の操作力を確実に生み出すことを可能にする締付けシリンダ装置を提供することである。

上記の課題は、本願の請求項１に係る発明の特徴をその全体において有する締付けシリンダ装置によって解決される。

ハウジング内に圧縮可能な媒体、例えば窒素などの作動気体を含む媒体室が設けられており、この媒体室は長手方向に移動可能なベローズ体と接続していることによって、加圧気体体積がエネルギー蓄積手段として提供される。この加圧気体体積は好ましくは金属製ベローズの形態で長手方向に可変なベローズ体によって閉じられており、それにより気密に包囲されているので、運転安定性が長期間にわたって保証されている。それゆえ本発明による締付けシリンダ装置は水中の使用に特別適している。長手方向に可変なベローズ体はエネルギー蓄積手段によって生み出された操作力をピストン・ロッドユニットに伝える要素として働くので、本発明による締付けシリンダ装置は、単純、コンパクトで機能安定な構造も特徴とする。

有利な実施例において、ベローズ体は、ハウジング内でこのハウジングに設けた固持部と可動なガイドプレートとの間に挟み込まれており、このガイドプレートは圧縮不能な媒体を含む第２媒体室を圧縮可能な媒体を含む媒体室から分離している。ガイドプレートは、ベローズ体終端閉鎖プレートとして隣接する最後のベローズ折り部と溶接できる。しかしまた少なくとも一方の側に向かって閉じられた、市販の金属製ベローズも使用できる。

有利には、ベローズ体はそのベローズ折り部の外側が、シリンダ状ハウジングの内側に沿って案内されているように寸法を設定でき、それによってキンク安定性が高まる。

特に有利には、ピストン・ロッドユニットは、ハウジングの内部で圧縮不能な媒体を含む第２媒体室を、同様に圧縮不能な媒体を含む別の第３媒体室から分離しているように配置構成できる。このようにしてコンパクトな構造の扱いやすい構成ユニットが得られる。

この配置構成において、圧縮可能な媒体を含む第１媒体室内にその都度存在する圧力が、ベローズ体のガイドプレートを介して、及び圧縮不能な媒体を含む第２媒体室を介してピストン・ロッドユニットに作用する。第２媒体室内でガイドプレートとピストン・ロッドユニットとの間で作用する操作力の伝達体をなす圧縮不能な媒体は高粘度オイルであることができ、その粘性によってガイドプレートとピストン・ロッドユニットの隣接する正面との間に一種の緩衝クッションが形成されている。

別の第３媒体室は制御ポートを備え、この制御ポートは圧縮可能な媒体の圧力より大きい流体圧力で付勢して、ピストン・ロッドユニットがガイドプレートに向かって進入するのを許す。

制御ポートによる圧力供給は、ピストン・ロッドユニットが完全に進出した状態で正面側のピストン面は、第３媒体室内の圧縮不能な媒体の残留量に支持されているように構成できる。それゆえ完全に進出した状態において、このピストンの正面側と、これに向けられて第３媒体室を画定しているハウジングの壁との間には、緩衝する流体クッションがあり、金属面が直接接触することを防ぐのを助ける。

有利な実施例において、ピストン・ロッドユニットのロッドは、外に向かって閉鎖可能な貫通孔を有し、この貫通孔は第２媒体室に通じて圧縮不能な媒体を受容する働きをする。この圧縮不能な媒体は上述したように、好ましくは高粘度オイルである。

ハウジングは、制御ポートを有する閉鎖頭部を具備してポット状に形成できる。ピストン・ロッドユニットのロッドは、閉鎖頭部内の中央孔を貫通して外方に延びることができ、孔の内部にある密封要素がピストンのロッド側にある第３媒体室シーリングを形成する。

ベローズ体に対する固持部は、有利にはハウジングの内壁内の凹部に動かないように突入係合する固持リングから形成されてよい。

本発明の対象は、請求項１１により、２つのフランジ半部を長い使用期間にわたっても維持されている設定可能な締付け力で互いに固持するための締付けチャックでもあり、特に両フランジ半部を受容するための締付け室を画定する２つの締付けジョーを具備し、一方の締付けジョーが他方の締付けジョーに向かう方向と離れる方向に移動可能であり、この締付けチャックは少なくとも一方の締付けジョーが請求項１から１０のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置によって移動可能であることを特徴とする。

以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による締付けシリンダ装置の実施例の縦断面図を、実用的な実施形態に対して約６．５分の１に縮小した表現であり、緊張状態が示されている。 図２は、図１に対して９０°回転して示した実施例の縦断面図であり、弛緩状態が示されている。 図３は、本発明による締付けシリンダ装置によって操作可能な締付けチャックを著しく簡略化した縦断面図で示す。

図示された締付けシリンダ装置の実施例は円柱状のハウジング２を有し、このハウジング２はポットを形成するために図１及び図２で左に位置する端部が底部４によって閉じられている。これと反対側のハウジング２の端部にはハウジング終端部としてねじ込まれた閉鎖頭部６が設けられている。ハウジング２は、当該システムに組み込むための保持として底部４の領域で保持体８と溶接されており、この保持体８は互いに反対側に張り出す２つの固定部１０を有している。

ハウジング２の底部４に隣接する部分は第１媒体室１２として用いられ、この第１媒体室１２は底部４にハウジング長手軸線１６に対して同軸に配置された充填接続部１４を通して、例えば２５ＭＰａ（２５０ｂａｒ）〜３０ＭＰａ（３００ｂａｒ）の高圧下にある窒素などの作動気体を充填できる。底部４と対向する媒体室１２の終端部はベローズ体１８によって形成されており、このベローズ体１８は金属製蛇腹として作製されており、そのベローズ折り部の外側はハウジング２の内壁に長手方向に可変に案内されている。ベローズ体１８は、その底部４に向けられた開いた端部でハウジング２の固持部に固持されている。この固持部は図示の例では固持リング２２によって形成されており、これにベローズ体１８の最後のベローズ折り部が溶接されているか又は単に当て付けられており、固持リング２２はスナップリングの方式で、ハウジング２の内壁に刻まれた凹部２４に座着している。他方の端部ではベローズ体１８は隣接する最後のベローズ折り部と溶接された又はやはり単に当て付けられたガイドプレート２６によって閉じられており、このガイドプレート２６はハウジング２内で長手方向に移動可能で、ハウジング内壁でガイド２８によって案内される。

図１及び図２に示すように、固持リング２２はハウジング２の内壁で、加圧気体を含む第１媒体室１２の長さが、ハウジング２内で固持リング２２における固持部から閉鎖頭部６の外側端部まで残っているハウジング２の残留長さよりはるかに大きい位置に固持されている。図１及び図２に示された例では固持リング２２は、底部４からの距離が閉鎖頭部６の外側端部からの距離の約１．６倍となる位置に配置されている。ガイドプレート２６と閉鎖頭部６との間のハウジング部分内にピストン・ロッドユニットが配置されており、そのピストン３０はハウジング２内で長手方向に移動可能で、ピストンシーリング３２によって密封されている。ピストン３０の閉鎖頭部６に向けられた側からピストン・ロッドユニットのロッド３４が、閉鎖頭部６内にシリンダ軸線１６に対して同軸に形成された貫通孔３６を通って外方に延びており、密封要素３８がロッド３４と閉鎖頭部６との間のシーリングを形成する。

ロッド３４は軸線１６に対して同軸の流路４０を有し、この流路４０はピストン３０のガイドプレート２６に向けられた平坦なピストン面から、ロッド３４の外側の自由端まで延びている。流路４０を通して圧縮不能な媒体である高粘度オイルを、ピストン３０の平坦なピストン面とガイドプレート２６との間にある第２媒体室４２内に注入できる。ピストン３０のロッド側を取り囲み、これに向けられた閉鎖頭部６の端部まで延びている環状室は、圧縮不能な媒体のための第３媒体室４４をなしている。この第３媒体室４４に閉鎖頭部６の制御ポート４６（図２）を通して、及び制御流路４８を通して供給できる圧縮不能な媒体、例えば油圧オイルは、締付けシリンダ装置の弛緩過程に対する制御媒体をなす。

図１は装置の緊張状態を示しており、ここでは第１媒体室１２内に存在する気体圧に反対に作用するはずの有効制御圧が第３媒体室４４内に存在しない。それゆえエネルギー蓄積手段として働く第１媒体室１２の圧力はベローズ体１８を引き出しており、ガイドプレート２６はピストン３０を変位力で付勢して、ピストン３０のロッド側は閉鎖頭部６に向かって動き、ロッド３４は締付け位置に進出している。このときガイドプレート２６とピストン３０との間のギャップ状の第２媒体室４２内の粘性オイルは、金属接触を緩衝するクッションとして作用する。第３媒体室４４内に制御圧はなくとも残っている制御媒体として働く油圧オイルの残留量が、第３媒体室４４内でもやはりピストン３０の裏側と閉鎖頭部６との間の直接機械的接触を緩衝するクッションとして作用する。

図２は、制御ポート４６を通して供給された制御圧における弛緩状態を示している。媒体室４４内で圧力が作用するロッド側のピストン面が小さいので、制御圧の供給は第１媒体室１２内に存在する作動気体圧よりはるかに高い圧力水準、例えば７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）の弛緩オイル圧で行われるが、エネルギー蓄積手段（媒体室１２）内に存在する気体圧は２５ＭＰａ（２５０ｂａｒ）〜３０ＭＰａ（３００ｂａｒ）である。

流路４０を通して媒体室４２内に投入されてベローズガイドプレート２６とピストン３０の底部の間にエネルギー連結を生み出す高粘度オイルは、それぞれの密封システムによる可能な損失を補償するために、好ましくは相応に多い注入量で提供されてよい。さらに圧力ポート４６における圧力は、圧力センサ（図示しない）によって常時監視できる。装置の緊締状態で、即ち媒体室４４内に制御圧がない状態で、媒体室４４内の圧力上昇を検出したら、ピストン３０における漏れを確認でき、密封要素を交換するという計画された保守を行うことができる。先行技術によりばね力で作動する締付け装置では、このような監視は可能ではない。

図３は、フランジ半部５４、５６を受容するための締付け室６２を画定している２つの締付けジョー５８と６０との間に、模式的に示されたフランジ半部５４及び５６を固持するための締付けチャック５２を簡略化した模式的表現で示す。ここでは本発明による締付けシリンダ装置のピストンロッド３４は加圧部材６４の形態による締付けジョー６０の可動部をなし、この可動部は図１及び図２に例示する締付けシリンダ装置で操作すると１００ｍｍの締付け行程で可動である。図示のフランジ半部５４、５６は固持された状態では締付けチャック５２の締付けジョー５８及び６０によって専ら第１媒体室１２内の気体圧によって互いに接して保持される。金属製ベローズ１８は媒体密に構成され、付属の図１に示す表現に従い、シーリング２８によって密封されたガイドプレート２６が、高い圧力下にあって同様に一種のシーリングをなす媒体室４２のオイル体積に対して押し付けられるので、気体損失が避けられるとともに長期間続く摩擦力による結合が達成されている。

Claims (11)

1. 締付けシリンダ装置において、前記締付けシリンダ装置は、ハウジング（２）と、その中に少なくとも部分的に長手方向に移動可能に配置されたピストン・ロッドユニット（３０、３４）と、ベローズ折り部を有するベローズ体（１８）の形態である補償要素とを具備し、前記ベローズ体（１８）は長手方向に可変で、前記ハウジング（２）内の媒体室（１２）内に受容された圧縮可能な媒体と媒体案内接続している締付けシリンダ装置。
2. 前記ベローズ体（１８）は、前記ハウジング（２）内で前記ハウジング（２）に設けた固持部（２２）と可動なガイドプレート（２６）との間に挟み込まれており、前記ガイドプレート（２６）は圧縮不能な媒体を含む第２媒体室（４２）を圧縮可能な媒体を含む前記媒体室（１２）から分離していることを特徴とする、請求項１に記載の締付けシリンダ装置。
3. 前記ベローズ体（１８）のベローズ折り部の外側は、シリンダ状の前記ハウジング（２）の内側に沿って案内されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の締付けシリンダ装置。
4. 前記ピストン・ロッドユニット（３０、３４）は、前記ハウジング（２）の内部で圧縮不能な媒体を含む第２媒体室（４２）を、同様に圧縮不能な媒体を含む別の第３媒体室（４４）から分離していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
5. 前記圧縮可能な媒体を含む前記媒体室（１２）内にその都度存在する圧力が、前記ベローズ体（１８）のガイドプレート（２６）を介して、及び圧縮不能な媒体を含む第２媒体室（４２）を介して前記ピストン・ロッドユニット（３０、３４）に伝えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
6. 別の第３媒体室（４４）は制御ポート（４６）を備え、前記制御ポート（４６）は圧縮可能な媒体の圧力より大きい流体圧力で付勢して、前記ピストン・ロッドユニット（３０、３４）がガイドプレート（２６）に向かって進入するのを許すことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
7. 前記ピストン・ロッドユニット（３０、３４）が完全に進出した状態で正面側のピストン面は、第３媒体室（４４）内の圧縮不能な媒体の残留量に支持されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
8. 前記ピストン・ロッドユニット（３０、３４）のロッド（３４）は、外に向かって閉鎖可能な貫通孔（４０）を有し、前記貫通孔（４０）は第２媒体室（４２）に通じて圧縮不能な媒体を受容する働きをすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
9. 前記ハウジング（２）は、制御ポート（４６）を有する閉鎖頭部（６）を具備してポット状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
10. 前記ベローズ体（１８）に対する固持部は、前記ハウジング（２）の内壁内の凹部（２４）内に動かないように突入係合する固持リング（２２）から形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置。
11. ２つのフランジ半部を特に長い使用期間にわたっても維持されている設定可能な締付け力で互いに固持するための締付けチャックであって、特に両フランジ半部（５８、５０）を受容するための締付け室（６２）を画定する２つの締付けジョー（５８、６０、６４）を具備し、一方の締付けジョー（６０、６４）が他方の締付けジョー（５８）に向かう方向と離れる方向に移動可能である、締付けチャックにおいて、
    少なくとも一方の前記締付けジョー（６０、６４）が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の締付けシリンダ装置（２、３４）によって移動可能であることを特徴とする締付けチャック。

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