JP4762130B2 - 高圧流体ポンプにおける不調を検出するための装置および方法 - Google Patents

Description

（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、高圧流体ポンプの分野に関し、そして具体的には、高圧流体ポンプにおける不調の診断に関する。

（関連技術の説明）
高圧流体ポンプは、種々の産業装置において使用される。例えば、高圧ポンプは、広範な種々の物体の清浄化および表面調整のための加圧された水流を、機械部品から船体へと提供するために使用され得る。

高圧ポンプはまた、ウォータージェット切断のための加圧された水の流れを提供するために使用され得る。このような適用において、ポンプは、水流を加圧し、この水流は、オリフィスを通って流れ、高圧流体ジェットを形成する。所望であれば、この流体の流れは、研磨粒子と混合されて、研磨ウォータージェットを形成し得、このウォータージェットが次いで、ノズルを通して、切断されるべき材料の表面に押し付けられる。このような切断システムは、通常、広範な種々の材料（ガラス、セラミック、石、ならびに種々の金属（いくつか例を挙げれば、例えば、真鍮、アルミニウム、およびステンレス鋼）が挙げられる）を切断するために使用される。１つまたはいくつかの工具に加圧流体を提供するために、単一のポンプが使用され得る。

この型のポンプは、６０，０００ｐｓｉを超える流体圧を発生させ得る。図１は、このようなポンプの例を図示する。図１は、３つのシリンダ１０２を有するポンプ１００を示す。これらの３つのシリンダ１０２の各々が、連結棒１０６によって、クランクシャフト１０４に接続される。連結棒１０６は、公知の様式でクランクシャフト１０４上に分配され、その結果、シリンダの各々のプランジャー１０８が、残りのプランジャーのうちの１つに１２０°先行し、そして残りのプランジャーの他のものの１２０°後に、圧縮および吸入のサイクルを通してサイクルする。ポンプ１００は、駆動ライン１１０を介して、駆動源（図示せず）に接続される。この駆動源は、電気モータ、ディーゼル動力機関、または充分な力を発生させ得る他の任意の駆動手段であり得る。

認識されるように、シリンダの各々の作動は、他の２つのものと位相がずれていることを除いて、実質的に同じである。１つのこのようなポンプの作動の詳細な説明は、２０００年７月１５日に発行された、Ｔｒｅｍｏｕｌｅｔ，Ｊｒ．らの名義の、米国特許第６，０９２，３７０号に見出され得、この特許は、その全体が本明細書中に参考として援用される。

ここで図２を参照すると、上述の特許に記載されるように、ポンプ１００の各シリンダ１０２は、吸入逆止め弁１１２を備え、この逆止め弁は、プランジャー１０８の吸入行程の間、流体が入口ポート１１４を通ってチャンバ１２８に入ることを可能にする；各シリンダ１０２は、一次シール１１６および静止シール１１８を備え、これらのシールは、プランジャー１０８の加圧行程の間、流体がチャンバ１２８から逃れることを防止する；そして最後に、各シリンダは、出口逆止め弁１２０を備え、これらの逆止め弁は、加圧流体を出口チャンバ１２２に排出する。出口チャンバ１２２から、加圧流体は、出口ポート１２４を通って高圧マニホルド１２６へと流れ、この高圧マニホルドにおいて、流体が３つのシリンダ１０２の各々から収集され、特定の適用の要件に従って、工具に分配される。

このようなポンプシステムに伴う特定の問題は、個々のシリンダの構成要素の不調を検出し、そして診断することである。先に説明されたように、このようなポンプは、７０，０００ｐｓｉまでの範囲、またはこれを超える圧力で作動し得る。ポンプに対する負荷がこのポンプの最大能力より低い条件で、例えば、複数のシリンダのうちの１つにおける静止シールの故障は、高圧マニホルド、または流体圧力によって駆動される工具もしくはデバイスにおける全体の圧力の低下として現われるには不十分である。それにもかかわらず、このような故障は、ポンプの全体の能力を低下させ、その結果、増加した負荷がこのポンプに対して付与される場合に、このポンプは、その見積もられた最大出力を提供し得ない。他の型の不調は、このポンプの全体の能力を低下させる以上のことを行い得、このポンプに対するかなりの損傷を引き起こし得る。例えば、１つのシリンダの出口逆止め弁２０の故障（その結果、この弁は、プランジャーの吸入行程と加圧行程との両方の間、開いたままである）は、吸入行程の間、高圧マニホルドからの圧力が流体をシリンダ内に逆流させる状況を生じる。その結果、シリンダ内の圧力は、このポンプの見積もられた出力圧力またはその近くのままである。プランジャーに対するこのような一定の圧力において、このプランジャーをクランクシャフトに連結している構成要素は、有効に潤滑されず、摩擦を生じ、そして最終的に、このポンプが止まる。従って、安価な構成要素の検出されない破損は、ポンプの破滅的な故障を導き得る。

このような故障を検出する公知の方法は、シリンダの各々における種々の地点での、温度センサの配置を介する。多くの型の不調の場合において、不調のデバイスは、その構成要素の周囲に隣接する弁ケーシングにおいて熱を発生させることが、公知である。従って、ポンプ本体の種々の地点における温度レベルをモニタリングすることによって、不調が検出および診断され得る。先に言及された’３７０特許は、このような方法を記載する。

温度センサの使用は、故障の検出の他の公知の方法より優れているが、いくつかの欠点を有する。例えば、不調に起因する熱の蓄積は、即時に起こらない。従って、問題は、そのポンプに対する重大な損傷が起こる前に常に検出され得るわけではない。他の問題は、このようなモニタリングシステムの複雑さおよび費用である。効果的なモニタリングシステムは、１つのシリンダあたり３個以上のセンサを備え得る。従って、３つのシリンダを有するポンプは、９個ものセンサを、効果的なモニタリングのために必要な信号調整回路構造および診断回路構造と共に、必要とする。点検の間、これらのセンサは取り外されなければならず、次いで、点検後、再度設置されなければならない。さらに、このようなシステムは、特定のポンプを用いて構成されなければならず、そしてこれらは本質的に強靭ではないので、損傷を受けやすい。

（発明の簡単な要旨）
本発明の実施形態に従って、流体ポンプシステムが提供される。このシステムは、複数のシリンダを有するポンプを備え、これらのシリンダの各々が、出口ポートを有する。複数の入口を有する高圧マニホルドが、これらの入口の各々を介して、出口ポートのそれぞれに接続される。入力センサがこのマニホルドに接続された圧力変換器は、このマニホルド内の流体の圧力レベルを、この変換器の出力において、電圧信号に転換するように構成される。このシステムは、デジタル変換器をさらに備え、このデジタル変換器は、この変換器の出力に接続された入力を有し、そしてこの変換器からの電圧信号を、Ａ／Ｄ出力においてデジタル信号に転換するように構成されており、その結果、この電圧信号の値が、選択された参照電圧より低い場合、第一のデジタル値が生成され、そしてこの電圧レベルが、選択された参照電圧を超える場合、第二のデジタル値が生成される。このシステムはまた、診断回路を備え、この診断回路は、Ａ／Ｄ出力に接続された入力を有し、そしてポンプの不調を、デジタル信号の特徴に基づいて検出するように構成されている。

本発明の実施形態によれば、この診断回路は、デジタル信号の周波数を参照周波数と比較するように、そしてこのデジタル信号の周波数がこの参照周波数と一致しない場合に、ポンプの不調を示すように、構成される。

本発明の実施形態によれば、この参照周波数は、ポンプにおけるシリンダの数によって乗算された、ポンプのクランクシャフトの１秒間あたりの回転から導出される。

本発明の別の実施形態によれば、マルチシリンダポンプにおける故障を検出するための方法が提供され、この方法は、マルチシリンダポンプの高圧マニホルドにおける圧力レベルを、比例する電圧信号に転換する工程、およびこの電圧信号のＡＣ成分を試験することによって、複数のシリンダのうちの１つの構成要素における不調を検出する工程を包含する。

本発明の実施形態によれば、この方法は、電圧信号のＡＣ成分をデジタル信号に転換する工程、およびこのデジタル信号の周波数を、参照周波数と比較する工程を包含し、ここで、この参照周波数は、マルチシリンダポンプの全てのシリンダの１秒間あたりの圧縮行程の総数に相関する。

（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態がここで、図３〜７を参照して記載される。

図３は、以前に開示されたものと類似の、３つのシリンダ１０２を有するポンプ１３０を図示し、ここで、同じ参照番号は、同じ構成要素を示すために使用される。ポンプ１３０は、高圧マニホルド１３２を備え、このマニホルドは、ポンプ１３０の上方にあるように記載される。これは、例示の目的のみである。代表的に、高圧マニホルドは、ポンプヘッドの側面にボルトで留められるかまたは他の様式で接続される。高圧マニホルド１３２は、圧力変換器１３４を備え、この圧力変換器は、マニホルド１３２内の流体圧力に比例する電圧出力１３６を提供するように構成される。

変換器との用語が本明細書中で使用されるが、通常使用される別の用語は、送信器である。一般に、これらの用語は、産業において、以下のように区別される。用語変換器は、圧力信号を条件付けられていない電圧出力信号に転換するデバイスを記載し、一方で、用語送信器は、電圧出力信号をまた条件付けるデバイスをいうために使用される。通常使用される送信器は、０〜１０ボルトまたは１０〜２０ボルトの範囲の出力信号を提供する。従って、例えば、６０，０００ｐｓｉを発生させると見積もられるポンプは、６，０００ｐｓｉ／ボルトの０〜１０ボルトの出力を提供するように構成された送信器を使用し得、従って、完全に見積もられた６０．０００ｐｓｉの圧力の読取りは、この送信器の出力において１０ボルトを示す。用語変換器は、より一般的であるので、この用語が、本発明を記載する際に使用される。しかし、この用語は、より特殊化された用語である送信器、および類似の機能を実施するデバイスを示す他の用語を包含することが、理解される。

本発明の実施形態によれば、変換器１３４は、マニホルド１３２内の流体圧力に比例する出力電圧１３６を提供する。図４は、正常な仕様内で作動しているポンプの圧力変換器の出力電圧が、線１３６ａとして表示されるグラフを示す。変換器１３４の出力電圧は、約７．７５ボルトと８ボルトとの間の範囲内であることが見られ得る。線１３６ａの電圧のＡＣ成分は、ＤＣ成分から分離されており、そして増幅されており、線１３８ａの信号を生じる。この信号１３８ａは、次いで、以下のようにデジタル化される：参照電圧１６２が選択され、そして電圧１３８ａがこの参照電圧未満のままである間に、第一のデジタル値が生成され、そして電圧１３８ａがこの参照電圧に等しいかまたはそれを超える間に、第二のデジタル値が生成される。この結果は、線１４０ａによって示されるようなデジタル出力である。変換器出力１３６ａのピークの各々は、ポンプ１３０の３つのシリンダ１０２のうちの１つのプランジャーの加圧行程に対応する。

ここで図５を参照すると、図５は、シリンダ１０２のうちのシール１１２の１つが故障したポンプ１３０の作動を示す、類似のグラフである。見られ得るように、変換器１３４からの出力１３６ｂは、マニホルド１３２内の全体の流体圧力が正常なままであることを示す。しかし、出力信号１３６ｂのＡＣ成分の特徴は、信号１３６ａのものと激しく異なる。図５の増幅されたＡＣ成分１３８ｂを参照すると、信号１３８ａが先に完全に規則的な外観を有する場合、図５の増幅された信号１３８ｂは、不規則な信号を示し、ここで、３つごとのピークが、他の２つより有意に低い。この信号がデジタル化されると、線１４０ｂの信号を生じ、３番目のピークが、参照電圧１６２より高く上昇せず、その結果、デジタル状態の変化を生じないことが見られ得る。その結果、出力１４０ｂは、図４の信号１４０ａの周波数より３分の１低い周波数を有する信号を示す。

図示される場合において、参照電圧１６２は、０Ｖと、増幅された信号１３８のピーク電圧（これらの例において、約３ボルト）とのおよそ半分である。参照電圧１６２のレベルは、感度の所望の程度に基づいて選択される。図４〜７を参照して、参照電圧がより高くされる場合に、このことは、ピークのうちの１つが低下し始めるので、成分の次第の低下に対するより迅速な応答を引き起こすことが見られ得る。他方で、構成要素が完全に故障するまで、ポンプが周辺の弁またはシールを用いて作動し続けることを可能にすることが、より経済的であり得る（特に、ポンプが最大負荷下にない場合）。このような場合には、参照電圧は、より低いレベルに設定されて、より完全な故障が生じるまで、応答を遅らせる。上記処方に基づく参照電圧を用いた実験室試験は、満足な結果を与えたが、他のレベルが選択され得る。

ここで図６を参照すると、類似のグラフが示され、ここで、３シリンダポンプ１３０のシリンダ１０２のうちの１つにおいて、入口逆止め弁１１２が故障している。観察され得るように、増幅されたＡＣ信号１３８ｃが図４および５の信号１３８ａおよび１３８ｂと異なるが、デジタル化出力１３８ｃは、図４の見かけ上正常な信号１３８ａと比較される場合に、デジタル化信号１３８ｃの出力周波数の類似の低下を示す。

図７は、単一のシリンダ１０２の出口逆止め弁１２０の故障を示すグラフを図示する。背景の節において説明されたように、この故障は、即時に検出されない場合、ポンプに対するかなりの損傷を生じ得る。この故障は、変換器出力のＡＣ成分の三角波信号によって特徴付けられ、これは、出力線１３６ｄと増幅されたＡＣ成分１３８ｄとの両方に、明白に見られる。これらの波のピークは、影響を受けたシリンダの加圧行程に対応する。このことは、出口逆止め弁が開いたままである場合に、高圧マニホルド１３２からの流体が、残りのシリンダによって提供される圧力によって、吸入行程の間に、影響を受けたシリンダ内に戻されることを考慮すると、理解される。その結果、マニホルド内の圧力より、影響を受けたシリンダのプランジャ１０８の動きが勝る。このような故障から生じるデジタル出力信号１４０ｄは、正常に作動しているポンプの周波数の３分の１の周波数を有する信号である。

万全なポンプ１３０のデジタル出力信号１４０ａの周波数は、ポンプのクランクシャフト１１０またはポンプ１３０を駆動するために使用される電源のｒｐｍに関連することが認識される。この関係は、以下のように言及され得る：出力周波数ｆは、ｒｐｍ×ｘ／６０に等しく、ここで、ｘは、ポンプにおけるシリンダの数であり、そして割る数６０は、数字を１秒間あたりの値に換算する。従って、出力周波数１４０を参照周波数ｆと比較することによって、ポンプにおける不調が、これらの不調が起こる際に検出され得る。

図８は、図式の形態で、ポンプの故障を検出するための回路および方法を図示する。本発明の実施形態に従って、ポンプ１３０のクランクシャフト１１０は、その上の黒色または非反射性のマーク１５０を備える。光検出器１４２が、検出器１４２の下方で回転するにつれて、マーク１４０を、他の反射性シャフト１１０に対して検出する。検出器１４２は、クランクシャフト１１０の１秒間あたりの回転に等しい周波数を有する出力信号１５８を提供する。周波数増幅回路１４４は、信号１５８にシリンダ１０２の数を乗算し、ポンプ１３０の１秒間あたりのシリンダ行程の総数に対応する参照周波数１６０を生じる。同時に、変換器は、吸入マニホルド１３２の圧力に対応する電圧信号１３６を提供する。信号条件付け回路１５２は、変換器信号１３６のＡＣ成分を抽出し、これが次いで増幅されて、増幅されたＡＣ信号１３８を生成する。デジタル化器として機能する比較器１４８が、増幅された信号１３８を、参照電圧１６２と比較することによって、デジタル出力１４０に転換する。デジタル出力１４０および参照周波数１６０は、各々、周波数比較器回路１４６の入力に供給され、この回路は、出力信号１４０の周波数が参照周波数１６０に等しいかまたはこれを超える間に、第一のデジタル値を有する出力１６３を提供する。周波数１４０が参照周波数１６０より低く低下する場合、周波数比較器１４６は、遮断回路１５４に対して第二のデジタル値を生成し、これは、ポンプ１３０の電力を遮断する。あるいは、周波数比較器回路１４６は、デジタル出力信号１４０が参照周波数１６０のおよそ３分の２である場合に、警告条件を示す第一のエラー条件を示し、そして出力信号１４０が参照周波数１６０のおよそ３分の１である場合に、２つのシリンダの故障または出力逆止め弁の故障のいずれかを示す第二のエラー条件を示し、遮断回路１５４による自動遮断を促すように構成され得る。

本発明の実施形態によれば、遮断回路１５４は、遅延回路を組み込むように構成され得、この遅延回路は、このシステムが、ポンプ１３０を遮断せずに、出力信号１６３の中間を見逃すことを許す。

本発明の別の実施形態において、周波数比較器回路１４６の出力１６３は、警告回路（図示せず）に提供され、この警告回路は、操作者に不調を注意する。この場合、操作者は、手動でポンプ１３０を遮断し得る。

本発明の実施形態によれば、どのシリンダが不調であるかを決定するための方法が提供される。図８は、診断回路ブロック１５６を図示し、このブロック内に、信号１５８、１６０、および１４０が、別々の入力を介して供給される。信号１５８（これは、光検出器１４２の出力である）は、ポンプ１３０の３つのシリンダのうちの第一のもののプランジャ１０８の圧力行程を示す。信号１６０（これは、多層回路１４４の出力である）は、ポンプ１３０の３つのプランジャ１０８の各々の圧力行程を示す。信号１５８を信号１６０と比較することによって、各シリンダの加圧行程が単離され得る。信号１４０（これは、変換器１４８の出力である）は、プランジャの各々の圧力行程に対応する周波数を有する。しかし、ポンプに不調が存在する場合には、不調が起こっているシリンダは、信号１４０においてデジタル遷移を生じない。失われた遷移の位置を、各圧力行程が示されている信号１６０に相関付けることによって、不調の構成要素を有するシリンダが単離され得る。出口逆止め弁の故障は、信号１４０における２つのシリンダの位置のデジタル遷移の同時の損失によって示され、信号１４０の遷移を依然として示す単一のシリンダの故障を示す。

この情報は、診断回路の出力１６４において提供される。出力１６４は、ビデオスクリーン、デジタル読取り、またはデータを表示もしくは伝達する他の手段に接続されるように構成され得る。

図８を参照して記載された回路および構成要素は、不連続な構成要素である必要はなく、むしろ、１つ以上の回路または構成要素に組み合わせられ得ることが、当業者によって認識される。例えば、図８の破線１６６内に含まれる回路および機能は、コントロールパネル（これもまた、このシステムの他の機能（例えば、電源のオンおよびオフ、このシステムに接続された工具を駆動するための弁の制御、このシステムの静止圧力レベルなど）を管理するように構成される）の回路および機能に、失敗検出モジュールとして組み込まれ得る。

あるいは、図８を参照して記載される機能の多くは、その代わりに、適切にプログラムされたコンピュータによって実施され得る。さらに、類似の解決策が、図８を参照して記載されるもの以外の構成要素および回路の使用の際に生じ得る。例えば、複数のシリンダのプランジャーの位置が、光検出器と、クランクシャフト上のマークとの組み合わせ以外の手段（例えば、例えば、個々のプランジャーの１つ以上に配置されたセンサ、またはクランクシャフトもしくはプランジャーに接続された磁気ピックアップ）によって、決定され得る。さらに、いくつかの実施形態によれば、失敗の際にシリンダを単離せずに、単に失敗を検出し、そしてポンプを遮断することが十分であり得、この場合、クランクシャフト１１０の位置を周波数信号１５８および１６０の発生と相関付ける必要がない。このような場合には、ポンプの駆動源における単純なタコメータが、必要とされる参照周波数を発生させるために十分であり得る。

本明細書中に記載される型のポンプに対する試験が示され、マルチシリンダポンプのシールおよび弁における失敗が、記載されるデバイスおよび方法を使用して検出され得る。先に記載された温度感知システムと、本発明の圧力に基づく検出システムとの両方を備えるポンプに対する試験において、温度に基づくシステムは、種々の失敗に対する１時間と４時間との間の応答時間の遅延を示し、一方で、本発明の原理に基づくシステムは、ほぼ即時の応答を示した。本発明に従うデバイスのハードウェアの要件は、先行技術のものよりずっと低いことが注目されるべきである。なぜなら、以前のシステムにおいて必要とされる９個もの温度センサと比較して、記載される本発明は、高圧マニホルドにおいて単一のセンサを使用し得るからである。さらに、圧力変換器は、通常、このようなポンプにおいて、出力圧力をモニタリングするために使用される。このことは、信号１３６のＤＣ成分が、他の理由により興味深いことを意味し、従って、変換器１３４は、一般に、ポンプの製造において費用を追加する。

図４〜７の増幅された信号波形１３８ａ〜１３８ｄの試験は、ポンプの異なる構成要素の不調が、出力において異なる波形を生成することを示す。従って、参照周波数１６０と比較した、増幅された信号出力１３８の試験は、どのシリンダが不調であるかを決定するためのみでなく、不調に応答する正確な成分を決定するためにもまた、十分であり得る。この情報の多くは、増幅された信号１３８がデジタル信号１４０に転換される場合に、失われ、その結果、図４〜８を参照して記載されるように信号が処理される場合、不快にさせるシリンダが決定され得るが、特定の構成要素は決定されないかもしれない。しかし、実用的な目的で、これは一般に十分である。ポンプシリンダが不調である場合に、全てのシールおよび可動弁部品を交換することによって、シリンダ全体を再構築することは、産業において通常の実施である。従って、不快にする構成要素の知識は必要ではない。それにもかかわらず、記載される方法を使用して入手可能であるより多くの情報が望まれるいくつかの適用が存在し得ることが、認識される。このような場合には、信号の個々の特徴を捕捉して、より複雑なデジタル信号を生成する目的で、増幅された信号１３８を直接入力するアナログ回路が設計され得るか、または増幅された信号１３８のデジタル化が、より高い解像度で実施され得、これらが次いで、特殊化された設備を使用して、または特殊化されたソフトウェアの利用を介して、試験され得ることが認識される。記載されるバリエーションの全てが、本発明の範囲内であるとみなされる。

図９は、本発明の実施形態に従う、加圧流体システム１７０の例を図示する。マルチシリンダポンプ１３０は、電気モータ１７２によって駆動される。シリンダ１０２の各々は、加圧された水流を、高圧マニホルド１３２に提供する。伝達ライン１７４が、加圧された水を、ｘ−ｙ切断テーブル１７６に運び、ここで、この流れが研磨剤と混合され、そしてテーブル１７６の上表面上の材料１８０を切断するために、ノズル１７８を強制的に通される。マニホルド１３２は、変換器１３４を備え、この変換器は、圧力値を、比例する電圧信号１３６に転換し、この電圧信号は、コントロールパネル１８２に伝達される。コントロールパネル１８２は、失敗検出回路１６６を備え、この失敗検出回路は、比例する電圧信号１３６をデジタル信号１４０に転換し、このデジタル信号が、参照周波数１６０と比較される。失敗検出回路１６６は、参照周波数１６０からのデジタル信号１４０の偏差によって、不調のシリンダ１０２を検出し、そしてその場合には、ポンプ１３０を遮断するように構成される。失敗検出回路１６６は、さらに、コントロールパネル１８０上のディスプレイ１８４に、不調のシリンダ１０２を示すように構成される。コントロールパネル１８２はまた、公知の様式で、このシステムの他の機能（例えば、電源のオンおよびオフ、このシステムに接続された工具を駆動するための弁の制御、切断ノズル１７８のｘ配向およびｙ配向、このシステムの静止圧力レベルなど）を管理するように構成される。

本発明は、特定の型の流体ポンプを参照して記載されたが、本発明の原理は、他の型の流体ポンプ（異なる数のシリンダを有するポンプ、列挙されたものとは異なる目的で使用されるポンプ、液圧作動システムのために使用されるポンプなどが挙げられる）に適用され得ることが、認識される。

本明細書中で参照され、そして／または出願データシートに列挙された、上記米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国の特許、外国の特許出願および非特許刊行物の全ては、その全体が、本明細書中に参考として援用される。

上述のことから、本発明の特定の実施形態が、説明の目的で本明細書中に記載されたが、種々の改変が、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解される。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によるものを除いては、限定されない。

図１は、公知の型のマルチシリンダポンプの部分断面である。 図２は、図１に示される型のポンプの単一のシリンダの拡大断面図である。 図３は、本発明の実施形態に従うマルチシリンダポンプのポンプヘッドの断面図である。 図４は、本発明の実施形態に従う、種々の条件下での図３のポンプの作動を図示するグラフである。 図５は、本発明の実施形態に従う、種々の条件下での図３のポンプの作動を図示するグラフである。 図６は、本発明の実施形態に従う、種々の条件下での図３のポンプの作動を図示するグラフである。 図７は、本発明の実施形態に従う、種々の条件下での図３のポンプの作動を図示するグラフである。 図８は、本発明の実施形態に従う検出／診断回路の図式表現である。 図９は、本発明の実施形態に従う高圧ポンプシステムの図式表現である。

Claims (16)

1. デバイスであって、以下：
   (ａ)複数のシリンダを有する流体ポンプの高圧マニホルドの圧力レベルを、比例する電圧信号に転換するための手段；
   (ｂ) 該電圧信号のＤＣ成分からＡＣ成分を分離し、分離されたＡＣ成分を増幅し、および該電圧信号の増幅されたＡＣ成分を試験することにより、該複数のシリンダのうちの１つの構成要素における不調を検出するための手段であって、該検出手段が、該電圧信号の該増幅されたＡＣ成分を参照周波数と比較するための手段を備え、および該検出手段が、該電圧信号の該増幅されたＡＣ成分を、該参照周波数との比較のためのデジタル信号に転換するための手段を備える、検出手段；および
   (ｃ)該デジタル信号の周波数が該参照周波数より低いが、該参照周波数の予め決定された割合より高い場合に、不調の第一のカテゴリーを示し、そして該デジタル信号の周波数が、該参照周波数の該予め決定された割合より低い場合に、不調の第二のカテゴリーを示す、手段；
   を備える、デバイス。
2. 前記検出手段が、前記参照周波数のピークを、前記複数のシリンダのうちの１つの圧縮行程に相関させるための手段を備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記参照周波数が、前記ポンプのシリンダの数を乗算された、前記流体ポンプの１秒間あたりの回転数に等しい、請求項１に記載のデバイス。
4. デバイスであって、以下：
   圧力変換器であって、該圧力変換器は、マルチシリンダポンプの高圧マニホルドに接続され、そして圧力入力に比例する出力電圧信号を提供するように構成されている、圧力変換器；
   該電圧信号のＤＣ成分からＡＣ成分を分離し、および該分離したＡＣ成分を増幅するための信号調整回路、
   デジタル化回路であって、該デジタル化回路は、該信号調整回路の出力に接続された入力を有し、そして該電圧信号の増幅されたＡＣ成分をデジタル信号に転換するように構成されており、
   該デジタル化回路において、該電圧信号が選択された閾値電圧より低い間に、第一のデジタル値が、デジタル化器出力に供給され、そして該電圧信号が該選択された閾値電圧より高い間に、第二のデジタル値が、該デジタル化器出力に供給される、デジタル化回路；および
   診断回路であって、該診断回路は、該デジタル化器出力に接続された入力を有し、そして該デジタル信号に基づいて、該ポンプの不調を診断するように構成されている、診断回路、を備え、
   該診断回路が、該デジタル信号の周波数を参照周波数と比較するように構成され、さらに該診断回路が、該デジタル信号の周波数が該参照周波数より低いが、該参照周波数の予め決定された割合より高い場合に、不調の第一のカテゴリーを示し、そして該デジタル信号の周波数が、該参照周波数の該予め決定された割合
   より低い場合に、不調の第二のカテゴリーを示すように構成されている、
   デバイス。
5. 前記参照周波数が、前記ポンプのシリンダの数を乗算された、該ポンプを駆動するモータの１秒間あたりの回転数に等しい、請求項４に記載のデバイス。
6. システムであって、以下：
   複数のシリンダを備えるポンプであって、該シリンダの各々が、出口ポートを有する、ポンプ；
   複数の入口を有する高圧マニホルドであって、該入口の各々が、該出口ポートのうちの１つに接続されている、高圧マニホルド；
   入力センサを有する圧力変換器であって、該圧力変換器は、該マニホルドに接続されており、そして該マニホルド内の流体の圧力レベルを、該変換器の出力において、電圧信号に転換するように構成されている、圧力変換器；
   該電圧信号のＤＣ成分からＡＣ成分を分離し、および該分離したＡＣ成分を増幅するための信号調整回路；
   デジタル化器であって、該デジタル化器は、該信号調整回路の出力に接続された入力を有し、そして該増幅されたＡＣ成分を、デジタル化器出力において、デジタル信号に転換するように構成されており、その結果、該電圧信号の値が、選択された参照電圧より低い場合、第一のデジタル値が生成され、そして該電圧レベルが、選択された参照電圧を超える場合に、第二のデジタル値が生成される、デジタル化器；および
   診断回路であって、該診断回路は、該デジタル化器出力に接続された入力を有し、そして該デジタル信号に基づいて、該ポンプの不調を検出するように構成されている診断回路、を備え、
   該診断回路が、該デジタル信号の周波数を参照周波数と比較するように構成され、さらに該診断回路が、該デジタル信号の周波数が該参照周波数より低いが、該参照周波数の予め決定された割合より高い場合に、不調の第一のカテゴリーを示し、そして該デジタル信号の周波数が該参照周波数の該予め決定された割合より低い場合に、不調の第二のカテゴリーを示すように構成されている、
   システム。
7. 前記ポンプが、クランクシャフトを備え、該クランクシャフトに複数の駆動棒が連結されており、１つの駆動棒は前記複数のシリンダの各々についてのものであり、そして前記参照周波数が、該複数のシリンダにおけるシリンダの数を乗算された、該クランクシャフトの１秒間あたりの回転から導出される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記診断回路の出力に接続された遮断回路をさらに備え、該遮断回路は、不調が検出された場合に、前記ポンプへの電力を遮断するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
9. モータをさらに備え、該モータは、前記クランクシャフトに接続されており、そして該クランクシャフトに動力を提供するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
10. 工具をさらに備え、該工具は、前記高圧マニホルドの出力ラインに接続されており、そして該マニホルドからの加圧された流体を利用するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
11. 前記工具が、切断ヘッドであって、該切断ヘッドが、流体の高圧ストリームをノズルに通して方向付け、選択された材料を切断するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記マニホルドのさらなる出力ラインに接続されたさらなる工具をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
13. 方法であって、以下：
    マルチシリンダポンプの高圧マニホルドにおける圧力レベルを、比例する電圧信号に転換する工程；および
    該電圧信号のＤＣ成分からＡＣ成分を分離し、および該分離したＡＣ成分を増幅し、および該電圧信号の増幅されたＡＣ成分を試験することによって、該複数のシリンダのうちの１つの構成要素における不調を検出する工程、
    を包含し、
    該検出する工程が、さらに、以下：
    該電圧信号の該増幅されたＡＣ成分をデジタル信号に転換する工程；および
    該デジタル信号の周波数を参照周波数と比較する工程、
    を包含し、
    ここで、該デジタル信号の周波数が該参照周波数より低いが、該参照周波数の予め決定された割合より高い場合に、不調の第一のカテゴリーを示し、そして該デジタル信号の周波数が、該参照周波数の該予め決定された割合より低い場合に、不調の第二のカテゴリーを示す、
    方法。
14. 前記転換する工程が、圧力変換器によって実施される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記参照周波数が、前記マルチシリンダポンプの複数のシリンダの全ての、１秒間あたりの圧縮行程の総数に相関付けられる、請求項１３に記載の方法。
16. 方法であって、以下：
    流体圧力を電圧信号に転換する工程；
    該電圧信号のＤＣ成分からＡＣ成分を分離する工程；
    該分離したＡＣ成分を増幅する工程；
    該電圧信号の該増幅されたＡＣ成分を参照電圧と比較する工程；
    第一のデジタル値を、該電圧信号の増幅されたＡＣ成分が該参照電圧を超える間の出力信号として供給する工程；
    第二のデジタル値を、該電圧信号の増幅されたＡＣ成分が該参照電圧を超えない間の出力信号として供給する工程；および
    該出力信号の周波数を参照周波数と比較する工程、
    を包含し、
    ここで、該参照周波数より低いが、該参照周波数の予め決定された割合より高い該出力信号の周波数が、不調の第一のカテゴリーを示し、そして該参照周波数の該予め決定された割合より低い該出力信号の周波数が、不調の第二のカテゴリーを示す、
    方法。

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