JP4500796B2 - 締付けアセンブリおよびそれを備える油圧式結合装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して結合装置に関する。

技術背景

よく知られているように、結合装置は、締付けモジュールを備える機械的アセンブリであって、特に例えば石油製品（液化石油ガスなど）のような流体製品用に、連接された製品積込みおよび積みおろしアームと、船の上に据え付けられた相手側手段とを機械的に結合し、流体耐密を与えるように、特に事前締付け力をかけるためのものである。

本発明は、より詳しくは、結合装置がいくつかの締付けモジュール（実際には３個以上）を有し、（最低で、−１９６℃までもの）非常な低温で液体製品を搬送することができる油圧式結合装置である場合に関する。

周知の構成では、各締付けモジュールは、結合装置をマニフォールドなどの相手側手段に連結するように設計された締付けあご部と、前記あご部に固有の、モータによって駆動されるねじ／ナット型の装置を有する作動システムとを備える。あご部は、その一端が連接されたロッドシステムによって支持体上で担持され、作動システムは、あご部を締付け位置に向かって押し出し、また待機位置に戻すためにロッドシステムに作用する。

しかし、この型の周知の装置では、ロッドによって伝達される力は、締付け位置でのマニフォールドのフランジの厚さに依存し、その厚さは、実際にはフランジ上の位置によって変化する。

その結果、締付けが、不十分であったり、過剰であることがしばしばである。

本発明は、概して、前記締付けモジュールによって実現される締付けをより簡単かつより確実に提供し、さらに他の利点をもたらすことを可能にする構成に関する。

より正確には、本発明は、結合装置を相手側手段に連結するように設計された締付けあご部と、前記あご部に固有で、モータによって駆動されるねじ／ナット型の装置を備える作動システムとを有する少なくとも１つの締付けモジュールを備える、結合装置用の締付けアセンブリであって、作動システムが、直接あご部に連結され、前記あご部が支持体上で、前記支持体によって規定される固定点の周りで旋回可能に取り付けられ、前記支持体は結合装置に固定されるためのものであることを特徴とする、結合装置用締付けアセンブリに関する。

換言すれば、作動システムは、締付けあご部に直接作用する。媒介物（ロッド）を除去したので、周知のシステムより簡単で信頼性の高いシステムで、従前よりも大きな締付け力を得ることが可能になる。さらに、本発明による締付けアセンブリを用いると、結合装置をより広い状況で使用することができる。

本構成に関する好ましい特徴によれば、
− ねじ／ナット型の装置は、前記固定点から固定距離にある第２の点であご部に連接され、かつ／または
− ねじ／ナット型の装置は、内側ねじ溝をもつブッシュ中に係合し、チェーンを介しモータによって駆動されるねじを備え、かつ／または
− 結合装置が、油圧式結合装置であり、モータが油圧モータであり、かつ／または
− 作動システムは支持体に担持されている。

さらに、本発明による構成は、本質的に独創的な発展形態に有利に適しており、その発展形態によれば、アセンブリは、いくつかの締付けモジュールを備え、締付けモジュールのモータは、流体分配回路と、油圧ユニットによるモータへの流体の供給を制御するように設計された制御手段とを備える油圧装置への流体接続を有し、あご部が相手側手段になんら締付け力をかけていない場合にはモータの直列配置により、前記あご部が締付け力をかけている場合にはモータの並列配置によりモータに連結されたあご部を旋回させるようになっている。

この発展形態は、高速操作（モータの直列配置）、ならびに該当するときには大きな締付け力（モータの並列配置）を与える。
本発展形態に関する好ましい特徴によれば、
− 制御手段はさらに、あご部の締付け解除動作中、あご部が相手側手段にかける締付け力に打ち勝つように、並列配置の下でモータへの供給を制御することができ、かつ／または
− 制御手段は、あご部によって相手側手段にかけられる締付け力の結果油圧ユニット内で生じる圧力の増加に感応性があり、圧力が所定の値に達するとモータを直列配置から並列配置に移行させることができ、かつ／または
− 制御手段は、戻しばね付きすべり弁と、流体分配回路内ですべり弁の上流に取り付けられ前記すべり弁への流体接続を有する戻しばね付き圧力リミッタとを備え、かつ／または
− 油圧ユニットは、モータへの供給方向で第１のモータの入口部と圧力リミッタの間に流体接続を設けるように回路内に取り付けられた選択装置を備え、前記流体分配回路は、回路が締付けで動作しているか、締付け解除で動作しているかに基づき、相対する２つの方向の一方を使用してモータに供給し、かつ／または
− 流体分配回路は、前記流体を構成する油を供給するためのメインユニットを備える。

本発明による構成は、それ自体、独創的な他の発展形態にも適しており、前述の発展形態と有利に組み合わせることができ、その発展形態によれば、結合装置は、結合装置と相手側手段との連結部分の流体耐密を確保するための封止手段と、連結前の第１の位置と連結後の第２の位置の間を移動可能な、封止手段を保護する手段であって、第１の位置にあるときには前記保護手段が連結方向において封止手段を越えて突き出し、第２の位置にあるときには前記保護手段が封止手段に対して突き出ていない保護手段と、保護手段に恒常的に力をかけて第１の位置に向けて押しやる減衰手段とを備える。

本発展形態によれば、連結時の相対移動および衝撃に関するリスクを最大限抑制することができる。
本発展形態に関する好ましい特徴によれば、
− 結合装置は、保護手段を引き止めて、前記保護手段を連結方向で第１の位置を越えるのを防止する手段を備え、かつ／または
− 封止手段は、少なくとも１つのリングシールを備え、保護手段は、前記シールを囲む可動リングを備え、かつ／または
− 封止手段は、少なくとも１つのリングシールを備え、保護手段は、シールを取り囲むいくつかのスラスタを備え、かつ／または
− 減衰手段は、保護手段と結合装置本体の間に置かれた単体のばね座金、コイルばね群、ばね座金群、ガス入りばね式ジャッキ群または油圧ダンパ群からなる。

本発明はまた、前記結合装置本体に固定された、上に定義した締付けアセンブリを備える油圧結合装置に関する。
本発明の特徴および利点は、添付略図を参照した、下記の例による説明でより明確になるであろう。

ここに示す実施形態では、本発明による油圧結合装置１０は、結合装置１０を相手側手段１３に連結するように設計された締付けあご部１２と、前記あご部に固有で、モータ１６によって駆動されるねじ／ナット型の装置１５とを備える作動システム１４とを有する締付けモジュール１１を備える。

実際には、締付けモジュールの数は３個で、油圧結合装置１０の周囲に固定され、その周りに均等に配置されて締付けアセンブリを構成し、この締付けアセンブリによって結合装置１０を相手側手段１３に連結することができる。前記相手側手段１３は、ここではマニフォールドであるが、結合装置１０を備えた積込み用アームを格納位置に収納する場合は、マニフォールドを閉鎖カバーで置き換えることもできる。

作動システム１４は周知であるので、本明細書では、詳しい説明を行わない。
図示の実施形態では（図３参照）、ねじ／ナット型の装置１５は、内側ねじ溝を備えるブッシュ１８中に係合し、チェーン１９を介しモータ１６によって駆動されるねじ１７を備え、このチェーン１９が、モータ１６の回転運動を、モータ１６の出力軸に強固に取り付けられた駆動歯車２０およびねじ１７の延長部である軸２２の一部と一体の従動歯車２１を介して、ねじ１７に伝達することを単に指摘しておく。ねじ１７は、円筒形ケーシング２３に収納され、そのケーシング２３に、チェーン１９ならびに歯車２０および２１を収納するためのハウジング２４が固定され、モータ１６が前記ハウジング２４に固定される。

さらに、内側ねじ溝を備えるブッシュ１８が、円筒形ケーシング２３内を摺動可能に案内される。
本発明によれば、各あご部１２は、支持体２５上に、前記支持体２５によって規定される固定点２６の周りで旋回可能に取り付けられ、支持体２５は油圧結合装置１０に、この例では溶接により固定される。

ねじ／ナット型の装置１５はまた、内部ねじ溝を備えるブッシュ１８の一端に固定された、スピンドルを支持するための円筒形の構成要素２８によって、あご部１２上で、点２６から固定距離にある第２の点２７で連接される（図３には示さず）。

作動システム１４自体は、円筒形ケーシング２３に固定されたスピンドル支持用ディスク２９によって、支持体２５上に旋回可能に取り付けられる。
支持体２５は、締付けモジュール１１の旋回軸と直角に交差する長手方向の中心面に関して対称である２枚の板３０によって形成され、この２枚の板３０は、その間で作動システム１４ならびにあご部１２を受けており、あご部１２自体は前記平面に関して対称な２枚の板３１で形成されていることを指摘しておく。

より正確には、支持体２５の各板３０は、その上に作動システム１４が旋回可能に取り付けられる縦部分３２（図１および２参照）と固定点２６を規定する横部分３３とを含む。

各水平部分３４は、固定点２６の領域で、隣接する板３０に溶接された外部板３４によって補強されている。
あご部１２の各板３１は、直角三角形である全般的形状に従って、スピンドルが通る２つの孔を備え、この孔の一方は円筒形の構成要素２８に収められているスピンドル用であり旋回点２７を規定し、他方はジャーナル３５用であり固定された旋回点２６を規定する。もちろん、前述の孔と整合する孔が支持板２５にも設けられる。

すべりブロック３７を担持するクランプ３６が、あご部１２に固定される。このクランプ３６も、前述の平面に関して対称な２枚の板３８から形成され、それぞれあご部１２を形成する板３１のうちの１枚に固定される。

ちなみに、これらの板３８は、油圧結合装置１０にもっとも近接した実質的に三角形の板３１に沿って延びており、ジャーナル３５が通っている孔をも有することを指摘しておく。さらに、すべりブロックが、油圧結合装置１０を、マニフォールド１３のフランジ３９のいくつかの異なる直径に連結できるようにしていることにも留意されたい。実際には、ここに示す実施形態の場合は、これら直径は一般的に３種類である。

したがって、あご部１２は、支持体２５上に、支持体２５によって規定される下側固定点２６（結合装置１０に関して近端）の周りで旋回可能に取り付けられ、ねじ／ナット型装置１５は、あご部１２によって規定され下側固定点２６から一定の距離にある高い点２７（固定装置１０に関して遠端）であご部１２に直接連接され、作動システム１４自体は、高い点２７の近傍で支持体２５上で連接される。

あご部１２のクランプ３６が、あご部１２によって規定され、低い点および高い点と共に三角形を形成する第３の点に対して大まかに突起を形成することにも留意されたい。
さらに、各あご部１２の延長部、およびその延長部に関連した、ねじ／ナット型装置１５の延長部は、結合装置１０の、ここでは円筒形本体の延長部と全体的に同じ方向にある。

さらに、油圧結合装置１０は、図４でもっともよく分かるように、そのシールを保護するシステムを備える。
図示の実施形態では、前記油圧結合装置１０は、その環状の前面４１に対して移動可能で、溝中に収められたそのリングシール４２および４３の周りに位置する保護リング４０を備える。圧縮ばねは、図４には参照番号４４を有するもの１つだけが見えるが、このリング４０と結合装置１０の本体４５との間に配置され、軸方向に動作して、リング４０と結合装置１０の本体４５とを恒常的に引き離している。

実際には、リングは、これらスプリング４４の一端用の座を形成する溝４６を有し、結合装置１０の本体４５は、前面４１に対して凹んでおり前記ばね４４の反対端用の座を形成する対向面４７を有する。

結合装置１０がマニフォールド１３のフランジ３９上で閉位置にあるとき（図２参照）、ばね４４は圧縮され、フランジ３９は、シール４２、４３と、リング４０の、溝４６を有する側面とは反対側の側面に位置する表面４８とに接触する。

結合装置１０が開位置にあるとき（図１参照）、リング４０は、結合装置１０のセンタリングガイド４９に当接する。図４にそのセンタリングガイドの１つが見える。この位置では、ばね４４は予備圧縮されており完全に解放されてはいない。

結合装置１０をフランジ３９に近づけると、シール４２および４３はリング４０の面４８に対して引っ込み、したがって、連結しようとするフランジ３９によるいかなる衝撃からも保護される。これら衝撃のエネルギーは、ばね４４の圧縮作用によって吸収される。

次いで、結合装置１０のあご部１２の閉動作中は、ばね４４は、締付けモジュール１１が加える締付け力によって圧縮される。この点に関連して、ばね４４によって生成された、フランジ３９にかかるリング４０の反力が、この保護システムがない場合に摩擦によってシール４２および４３の劣化を引き起こす可能性のある、相対的な径方向の動きをすべて阻止できることが理解されよう。

閉位置では、シール４２および４３の支持力は、あご部１２の締付け力からばね４４の圧縮力を引いた値に等しく、したがって、あご部１２の締付け力は、ばね４４の圧縮力よりずっと大きな値になるように選ばなければならない。

さらに、様々な形の緩衝ばねを選ぶことができる。
− リング４０の溝と同じ直径をもつ単体ばね座金
− １つまたはいくつかのコイルばね
− １つまたはいくつかのばね座金
− ガス入りばね式ジャッキあるいは油圧ダンパ
この保護システムの変形形態によれば、リング４０を、シール４２および４３の周りに置かれ、上に定義された緩衝手段に連結されたスラスタで置き換えることができる。

本体４５に固定され、ヘッド保持環４０を備えたピンなど、当接のための別の解決策も使用できる。
図５から１０を見ると最もよく分かるように、締付けモジュール１１のモータ１６に油を供給するための、流体分配回路を備えた油圧ユニットも提供されている。

前記油圧ユニット５０は、本発明によれば、戻しばね付きすべり弁５１と、前記分配回路内で前記すべり弁５１の上流に取り付けられ前記すべり弁５１への流体接続を有する戻しばね付き圧力リミッタ５２とを備える。

油圧ユニット５０は、モータへの供給方向でモータ１６_１〜１６_３のうちの第１のモータの入口部と圧力リミッタ５２の間に流体接続を設けるように流体分配回路内に配置された選択装置５４をも備える。ユニットがあご部１２の締付けで動作しているか、締付け解除で動作しているかに応じて、第１のモータは１６_１または１６_３である。

前記油圧ユニット５０はさらに、分配器５６と、制御可能な絞り動作付きの２つの一方向バルブ５７とを備える中央ユニット５５によって油を供給され、２つのバルブ５７はそれぞれ、中央ユニット５５を油圧ユニット５０に連結する閉鎖ラインおよび開放ラインに連結されている。

図５から１０に見られるように、油圧ユニット５０の流体分配回路は、モータ１６_１〜１６_３すべてにその必要とする油流量および圧力をいつでも供給できるように設計されている。本発明によれば、この目的のために、油圧ユニット５０は直列／並列の仕組みによって動作する。

より正確には、閉位置に近づく段階中、あご部１２_１〜１２_３をもつ締付けモジュール１１は、迅速に動作する。そのため、油圧ユニットは、直列で動作する（低圧、高流量）。フランジ３９を締め付けるためには、ユニットは並列で動作する（高圧、低流量）。

結合装置１０がフランジ３９上に締め付けられているとき、それを締付け解除するために、油圧ユニット５０は、各モータ１６_１〜１６_３に大きな圧力を供給しなければならない。したがって、油圧ユニット５０は、並列で動作する。締付けモジュール１１がすべて締付け解除されるや否や、油圧ユニット５０は、迅速な開放を行うために直列動作に切り替わる。

油圧ユニット５０の直列／並列の切替えは、締付けモジュール１１に伝達される、あるいは伝達すべき力に関して行われる。油圧ユニット５０内のすべり弁が直列動作または並列動作への切替えを可能にする。このすべり弁の位置は、締付けモジュール１１によって伝達される力に依存する。締付けモジュール１１に力が作用していないとき、油圧ユニット５０は、それ自体直列位置になる。締付けモジュール１１が何か（フランジ、止め具など）に力を加えるか、何か（フランジ、止め具など）を押しつけると、直ちに直列回路の供給圧力が増加し、すべり弁の位置を移動させて、各モータに利用可能な最大の圧力が与えられるように、並列にモータ１６_１〜１６_３に供給する。モジュール１１はこのとき、速度は遅いが高い伝達可能な力を有する。逆に、どの締付けモジュール１１にももはや何の力も加わっていないときには、油圧ユニット５０の内部圧力が減少し、したがってすべり弁がその直列位置に移動できるようになる。

次いで、図５から１０を参照して油圧ユニット５０の動作をより詳しく説明する。
図５：（結合装置１０は開位置）
結合装置１０からは、何らの動きも「要求」されていない。油は、油圧回路内を還流していない。この状態（休止）では、油圧ユニットは意図的に直列位置にある。ユニット５０のすべり弁は、戻しばねによって左方向に押しやられている。

図６：（結合装置１０は閉じる最中）
この近づく段階中、締付けモジュール１１は、なんらの抵抗力も受けない。したがって、油圧ユニット５０は、直列で動作し、モジュール１１の動きは速い。モータ１６_１から出た油は、油圧ユニット５０を短期間通ってからモータ１６_２に入り、再度モータ１６_２を出てユニットに入り、次いでモータ１６_３に入ってから中央ユニット５５に戻る。

図７：（結合装置１０は締付け段階）
締付け段階では、あご部１２_１〜１２_３に抵抗力が現れて、回路の油圧を増加させる。この圧力が、油圧ユニット５０内の弁の滑動部を図の右方向に押しやる。したがって、この瞬間でユニット５０は並列位置に切り替わり、つまり各モータ１６_１〜１６_３は、前のモータからではなく、直接中央ユニット５５から供給されるようになる。その結果、流量はモータの数に応じて分割される。一方、圧力は増加する。各モータ１６_１〜１６_３の出口部で、油は直接中央ユニット５５に戻る。

図８：（結合装置１０は閉じている）
結合装置１０が閉じると油の循環が停止する。したがって、ユニット５０内のすべり弁は、その戻しばねの作用で直列位置に戻る（図の左方向に移動する）。

図９：（結合装置１０の締付け解除）
開く瞬間には、締付けによる力に打ち勝つ必要がある。この力は、油圧回路内の圧力を高め、したがって、ユニット５０を並列位置に変化させる効果がある（圧力が、ユニット５０の弁滑動部を図の右方向に変位させる）。したがって各あご部１２_１〜１２_３は、高油圧を有し、その高油圧を使用してあご部１２_１〜１２_３を締付け解除することができる。

図１０：（結合装置１０の開放）
結合装置１０が締付け解除されると、打ち勝つべき力はもはや存在しない。油圧回路の内部圧力は減少し、それによってユニット５０内の弁の滑動部が図の左方向に移動する。この開放段階中、ユニット５０は直列位置にあり、それによってあご部１２_１〜１２_３の速い動きが可能になる。

実際には、中央ユニット５５の最大吐出し圧力を約１５０×１０^５Ｐａとするには、滑動部を直列位置から並列位置に移動させる圧力は約８０〜９０×１０^５Ｐａとなることを、非限定的な例として示しておく。

図５から９に示す実施形態では、滑動部の直列位置から並列位置への移動は、圧力リミッタが開位置にあるか閉位置にあるかに依存し、その位置自体は前記リミッタ５２用に選択された戻しばねに依存する。

しかし、他の実施形態では、戻しばねを適切に選択することにより、すべり弁５１が一方の位置から他方の位置へ変化するように、すべり弁５１を設計することが可能である。この場合、圧力リミッタ５２を採用する必要はない。

他の実施形態では、あご部の位置またはモータ１６_１〜１６_３における圧力の検出器、およびすべり弁５１の電気制御器を採用することも可能である。
作動システム１４を、それに関連するあご部１２を取り付ける支持体とは別の支持体で支持することもできる。

支持体は、結合装置と一体に形成することもできる。
もちろん、本発明は、これまでに説明し例示した実施形態に限られるものではなく、あらゆる変形実施形態を包含する。

本発明による締付けアセンブリを備える油圧結合装置および相手側手段の、非連結位置における、部分断面を含む側面図である。 油圧結合装置と相手側手段の連結位置を示す、図１と同様の図である。 図２の締付けモジュールの部分断面を含む、拡大上面図である。 前記結合装置の封止手段の保護手段を示す、図１および図２の結合装置の前面部上半分の長手方向断面図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。 本発明による締付けモジュールのモータに供給する油圧ユニットのある動作段階を示す略図である。

Claims (4)

1. 結合装置（１０）から相手側手段（１３）に流体を移送するために相手側手段（１３）に結合されるようになっている結合装置（１０）であって、
   流体の通路に提供された本体（４５）と、
   相手側手段（１３）と結合装置（１０）との連結部分の流体耐密を確保するための封止手段（４２、４３）と、
   封止手段（４２、４３）を保護する保護手段（４０）であって、前記保護手段（４０）が連結方向において前記封止手段（４２、４３）を越えて突き出ている連結前の第１の位置と、前記保護手段（４０）が前記封止手段（４２、４３）に対してもはや突き出てはいない連結後の第２の位置との間で可動である保護手段（４０）と、
   前記保護手段（４０）を恒常的に第１の位置に向けて押す減衰手段（４４）とを備えることを特徴とする結合装置。
2. 前記結合装置が、前記保護手段が連結方向で第１の位置を越えるのを防止する、前記保護手段用の保持手段（４９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の結合装置。
3. 前記封止手段が、少なくとも１つのリングシールを備え、前記保護手段が、前記シールを囲む可動リングを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の結合装置。
4. 減衰手段が、前記保護手段と結合装置本体の間に置かれた単体のばね座金、コイルばね群、ばね座金群、ガス入りばね式ジャッキ群、または油圧ダンパ群からなることを特徴とする、請求項３に記載の結合装置。

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