JP5856255B1 - 操作機に油圧を供給するための定量蓄圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄圧器に一定量のガス、又は油を注入することが出来るとともに、構造が簡単で、壊れ難い定量蓄圧装置を提供すること。【解決手段】中空容器は、第２側壁にピストンロッドの一部が中空容器の内部から突出する穴部を有し、弾性部材は、ピストンロッドを、第２側壁に、中空容器の内部から押圧しており、油圧ポンプから第１通路に油が供給されることにより、差圧発生ピストンが第１カバー側から、第２カバー側へと、中空シリンダー内を移動し、ピストンロッドの端部が、第２カバーに接すると、ピストンロッドが弾性部材を、中空容器の第１側壁に対して圧縮すると共に、中空容器が第２カバー側に、中空シリンダー内を移動することにより、第１カバーと差圧発生ピストンとの間の中空シリンダーの圧力が、第２カバーと差圧発生ピストンとの間の中空シリンダーの圧力よりも大きくなり、その圧力差を圧力スイッチで検出することにより油圧ポンプを停止するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ等の操作のためのアクチュエータとして使用されるガス・油圧式、又は油圧・油圧式駆動装置に用いられる、定量蓄圧装置に関する。

市販の蓄圧器への蓄圧は、油圧ポンプで油を所定の圧力になるまで注入することによって行っていた。従って、蓄圧された油量を正確に把握することが出来なかった。
また、引用文献１においては、ガス圧圧力を油圧に変換して、パイプラインに設けた弁を作動する操作機に油圧を供給するためのガス・油圧変換器が開示されている。

特開２００５−２２６８０４号明細書

引用文献１においては、蓄圧器に一定の量のガスを注入することが可能であるが、その構造が複雑であるため、製造上、及びメンテナンス上で大きな問題が生じていた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、蓄圧器に一定量のガス、又は油を注入することが出来るとともに、構造が簡単で、壊れ難い定量蓄圧装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る定量蓄圧装置においては、パイプラインに設けられた弁を作動する操作機に油圧を供給するための定量蓄圧装置であって、中空シリンダーと、中空シリンダーの両端部を閉じる、第１カバー、及び第２カバーと、中空シリンダーの内部を摺動可能な差圧発生ピストンとを有しており、第１カバーは、中空シリンダーと油圧ポンプとを油で連通する第１通路と、中空シリンダーと圧力スイッチとを油で連通する第２通路とを有し、第２カバーは、中空シリンダーと蓄圧器とを油、又は気体で連通する第３通路を有し、差圧発生ピストンは、第１カバーに対向する第１側壁と第２カバーに対向する第２側壁とを有する中空容器と、中空容器内部に収容されたピストンロッド、及び弾性部材とを有し、中空容器は、第２側壁にピストンロッドの一部が中空容器の内部から突出する穴部を有し、弾性部材は、ピストンロッドを、第２側壁に、中空容器の内部から押圧しており、油圧ポンプから第１通路に油が供給されることにより、差圧発生ピストンが第１カバー側から、第２カバー側へと、中空シリンダー内を移動し、ピストンロッドの端部が、第２カバーに接すると、ピストンロッドが弾性部材を、中空容器の第１側壁に対して圧縮すると共に、中空容器が第２カバー側に、中空シリンダー内を移動することにより、第１カバーと差圧発生ピストンとの間の中空シリンダーの圧力が、第２カバーと差圧発生ピストンとの間の中空シリンダーの圧力よりも大きくなり、その圧力差を圧力スイッチで検出することにより油圧ポンプを停止するように構成されたことを特徴とする。

更に、本発明の請求項２に係る定量蓄圧装置においては、第２カバーは、インジケータロッドを更に有し、中空容器が第２カバー側に、中空シリンダー内を移動すると、中空容器の第２側壁がインジケータロッドを押圧して、油圧ポンプを停止するように構成されたことを特徴とする。

本発明の請求項１に係る定量蓄圧装置においては、圧力差を圧力スイッチで検出して油圧ポンプを停止することにより、定量の油圧を蓄圧することができる。

本発明の請求項２に係る定量蓄圧装置においては、インジケータロッドの位置をリミッタスイッチで検出して油圧ポンプを停止することにより、定量の油圧を蓄圧することができる。

本発明の一実施の形態による定量蓄圧装置の断面図である。 図１の定量蓄圧装置のガス圧力、又は油圧による作動状態を示す断面図である。 本発明の一実施の形態による定量蓄圧装置を使用したガス・油圧式、又は油・油圧式駆動装置の概略説明図である。 図3のガス・油圧式、又は油・油圧式駆動装置の外観を示す平面図である。

以下、本発明の一の実施形態を、図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態による定量蓄圧装置１０は、図３および図4に示すように、パイプライン１１０に設けられる弁（ボールバルブ）１２０の開閉作動を行うためのガス・油圧式、又は油・油圧式駆動装置に使用されている。このガス・油圧式、又は油・油式駆動装置は、弁（ボールバルブ）１２０を作動するスコッチヨーク機構を操作するためのシリンダー、ピストン、ピストンロッド等からなる操作機５０へ、後で詳述する蓄圧器６０内の窒素ガスのようなガス、又は油によって油圧を生じさせるための定量蓄圧装置１０からの圧油が油圧回路を切換える切換弁ユニット７０に設けた二つの三方切換弁７２、７４をコントロールボックス８０からの信号により切り替えることにより供給される。さらに、電動油ポンプ９０および手動油ポンプ１００が設けられ、逆止弁１０２、切換弁ユニット７０を介して定量蓄圧装置１０の油圧回路に接続され、操作機５０に付設された油タンク５６から油を供給する。操作機５０には、各作動の終了を検知するリミットスイッチ５２、５０が設けられ、コントロールボックス８０への信号を送り、三方切換弁７２、７４の切換操作を行うことができるようになっている。

このガス・油圧式、又は油・油式駆動装置は、図４に示すように、操作機５０に、定量蓄圧装置１０、蓄圧器６０、電動油ポンプ９０、手動油ポンプ１００、リミットスイッチ５２、５０、三方切換弁７２、７４が一体にされるとともに、最適の配置にして設けられている。なお、この図４には、油圧回路用のパイプは省略されている。

上記のガス・油圧式、又は油・油式駆動装置に設けられた定量蓄圧装置１０は、図１、及び図２に示すように、パイプライン１１０に設けられた弁１２０を作動する操作機５０に油圧を供給するための定量蓄圧装置１０であって、適宜の内径Ｄを有する中空シリンダー１２と、前記中空シリンダー１２の両端部を閉じる、第１カバー１６、及び第２カバー１８と、前記中空シリンダー１２の内部を摺動可能な差圧発生ピストン１４とを有している。中空シリンダー１２の内周面との差圧発生ピストン１４の摺動部には複数箇所にシール２０が取り付けられている。更に、前記第１カバー１６は、前記中空シリンダー１２と油圧ポンプ、すなわち電動油ポンプ９０又は、手動油ポンプ１００、及び操作機５０とを油で連通し、油の流出入をさせるための第１通路２２と、前記中空シリンダー１２と圧力スイッチ２４とを油で連通する第２通路２６とを有している。また、前記第２カバー１８は、前記中空シリンダー１２と蓄圧器６０とを油、又は気体で連通する第３通路２８を有している。中空シリンダー１２に対する第１カバー１６と第２カバー１８との取付け箇所にはそれぞれ複数箇所にシール３０，３２が取り付けられてガスまたは油の漏れを防止している。前記差圧発生ピストン１４は、前記第１カバー１６に対向する第１側壁３４と前記第２カバー１８に対向する第２側壁３６とを有する中空容器３８と、前記中空容器３８内部に収容されたピストンロッド４０、及び弾性部材４４とを有している。また、中空容器３８は、前記第２側壁３６に前記ピストンロッド４０の一部が前記中空容器３８の内部から突出する穴部４２を有している。ここで、前記弾性部材４４は、前記ピストンロッド４０を、前記第２側壁３６に、前記中空容器３８の内部から押圧している。前記油圧ポンプから前記第１通路２２に油が供給されることにより、前記差圧発生ピストン１４が前記第１カバー１６側から、前記第２カバー１８側へと、前記中空シリンダー１２内を移動し、前記ピストンロッド４０の端部４６が、前記第２カバー１８に接すると、前記ピストンロッド４０が前記弾性部材４４を、前記中空容器３８の前記第１側壁３４に対して圧縮すると共に、前記中空容器３８が前記第２カバー１８側に、前記中空シリンダー１２内を移動することにより、前記第１カバー１６と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力が、前記第２カバー１８と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力よりも大きくなり、その圧力差による圧力の増加を前記圧力スイッチ２４で検出することにより前記油圧ポンプを停止するように構成されている。圧力差による圧力の増加は、弾性部材４４の剛性によるが、通常１０％程度である。

これにより、必要油量に達すると、圧力差を圧力スイッチ２４で検出して油圧ポンプを停止することにより、定量の油圧、又はガス圧を蓄圧器６０に蓄圧することが出来ることができる。

更に、定量蓄圧装置１０においては、前記第２カバーは、インジケータロッド４８を更に有し、前記中空容器３８が前記第２カバー１８側に、前記中空シリンダー１２内を移動すると、前記中空容器３８の前記第２側壁３６が前記インジケータロッド４８を押圧して、前記油圧ポンプを停止するように構成されてもよい。

これにより、圧力スイッチ２４が故障した場合であっても、定量の油圧、又はガス圧を蓄圧器６０に蓄圧することが出来る。

また、第１カバー１６には、差圧発生ピストン１４が当接したときに電動油ポンプ９０を作動するための、接触センサ等の既知のセンサが設けられている。

また、図２に示すように、油が電動油ポンプ９０によってあるいは操作機５０から戻された場合、差圧発生ピストン１４に油圧が十分に作用することができる。そして、図２に示すように、差圧発生ピストン１４が油圧により電動油ポンプ９０の作動により第２カバー１８側に押されて、ガス圧、または油圧と同圧になるまで油圧が上り、差圧発生ピストン１４が第２カバー１８に向かって移動されて、前記ピストンロッド４０の端部４６が、前記第２カバー１８に接すると、前記ピストンロッド４０が前記弾性部材４４を、前記中空容器３８の前記第１側壁３４に対して圧縮すると共に、前記中空容器３８が前記第２カバー１８側に、前記中空シリンダー１２内を移動することにより、前記第１カバー１６と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力が、前記第２カバー１８と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力よりも大きくなり、その圧力差を前記圧力スイッチ２４で検出することにより前記油圧ポンプを電動油ポンプ９０の作動を停止させることができる（図１参照）。定量蓄圧装置１０には、圧力計１４０、給排気弁１４２等を備えるとともに、蓄圧器６０には開閉弁１４４を介して接続されている。

上記のような構成を有する定量蓄圧装置１０は、以下のように作用する。
パイプライン１１０に設けられた弁（ボールバルブ）１２０を開閉するために操作機５０を作動させる必要がある場合、まず、開閉弁１０３を開いて窒素ガス等のガス、又は油を蓄圧器６０から第３通路２８を通して、図１に示す状態にある差圧発生ピストン１４に対して供給されると、差圧発生ピストン１４は中空シリンダー１２に沿って移動され、差圧発生ピストン１４の反対側の油が中空シリンダー１２からガス、又は油圧力により押し出される。このように、ガス、又は油圧力によって生じられる圧油は、第１カバー１６の第１通路２２を通して操作機５０に向けて供給される。操作機５０への油圧回路の途中に設けられた切換弁ユニット７０内の２つの三方切換弁７２，７４がコントロールボックス８０の操作により、図３に示された状態から一方の三方切換弁７２を切換操作すると、この一方の三方切換弁７２を介して操作機５０のピストンの操作側に圧油を供給し、ピストンの反対側に蓄積した油を他方の三方切換弁３４を介して油タンク５６に排出させる。そして、蓄圧器６０からのガス、又は油の継続した供給により油が操作機５０の操作を終えるまで供給されるが、定量蓄圧装置１０では、差圧発生ピストン１４が第１カバー１６に当接するまで移動して圧油の供給を行う。

差圧発生ピストン１４が第１カバー１６に当接すると、接触センサ等の既知のセンサにより電動油ポンプ９０を起動させる。この状態で、操作機５０では、リミットスィッチ２４，２５によってその操作の終了を検出すると、作動している一方の三方切換弁７２を解除して、操作機５０への圧油の供給が停止され、操作機５０はその状態を維持してフリーになる。さらに、この状態では、電動油ポンプ９０が作動しているので、油タンク５６あるいは操作機５０からの油を油圧回路のフィルタ９２を通して定量蓄圧装置１０の第１通路２２に戻すように供給される。

このように電動油ポンプ９０による油供給が行われると、図２に示すように、差圧発生ピストン１４は油の圧力が上がるにつれて、差圧発生ピストン１４を第２カバー１８側へと移動させ、差圧発生ピストン１４と第２カバー１８間に存在するガス、又は油が第２カバー１８の第３通路２８を通して蓄圧器６０へとガス圧、又は油圧を上げながら戻すように差圧発生ピストン１４が作動する。差圧発生ピストン１４のある位置では、ピストン１４の両側のガス圧、又は油圧と油圧とは同圧であり、前記ピストンロッド４０の端部４６が、前記第２カバー１８に達するまでは、ピストン１４の両側のガス圧と油圧が同圧であり、前記ピストンロッド４０の端部４６が、前記第２カバー１８に接すると、前記ピストンロッド４０が前記弾性部材４４を、前記中空容器３８の前記第１側壁３４に対して圧縮すると共に、前記中空容器３８が前記第２カバー１８側に、前記中空シリンダー１２内を移動することにより、前記第１カバー１６と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力が、前記第２カバー１８と前記差圧発生ピストン１４との間の前記中空シリンダー１２の圧力よりも大きくなり、その圧力差による圧力の増加を前記圧力スイッチ２４で検出することにより電動油ポンプ９０を非作動にして、蓄圧器６０へガスが戻された状態で開閉弁１０３を閉じて、次の使用に備える。

また、種種の原因で電動油ポンプ９０が作動できないときには、手動油ポンプ１００を使用することにより、操作機５０への油の供給を行うことができる。その際、コントロールボックス８０からの三方切換弁７２，７４の電気的な操作ができなければ、手動により行うこともできるようにしてもよい。

以上のように、本発明による定量蓄圧装置１０は、中空シリンダー１２の両端部を第１カバー１６，及び第２カバー１８で塞ぎ、その移動ストロークは最小限度ですますことができるので全体サイズを抑えることができ、図４に示すように、操作機５０に併設しても、嵩張ることがなく、ガス・油圧式駆動装置をコンパクトにすることができる。

さらに、第２カバー１８の内面における中空シリンダー１２の内周面に近接してシールのためのＯリング１３４を設ければ、ガス圧が最も高くなる差圧発生ピストン１４の第２カバー１８に差圧発生ピストン１４が近接した状態では、油溜め１３０に溜まった油ドレン孔１３２から取り出すことがきる。その際、差圧発生ピストン１４が油圧によって第２カバー１８に押し付けられていて、ガスの漏れをＯリング１３４によって防止することができる。

上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付のクレームの範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。

１０ 定量蓄圧装置
１２ 中空シリンダー
１４ 差圧発生ピストン
１６ 第１カバー
１８ 第２カバー
２０ シール
２２ 第１通路
２４ 圧力スイッチ
２６ 第２通路
２８ 第３通路
３０ シール
３２ シール
３４ 第１側壁
３６ 第２側壁
３８ 中空容器
４０ ピストンロッド
４２ 穴部
４４ 弾性部材
４６ 端部
４８ インジケータロッド
５０ 操作機
５２ リミットスイッチ
５４ リミットスイッチ
５６ 油タンク
６０ 蓄圧器
７０ 切換弁ユニット
７２ 三方切換弁
７４ 三方切換弁
８０ コントロールボックス
９０ 電動油ポンプ
９２ フィルタ
９４ エアー抜き
１００ 手動油ポンプ
１０２ 逆止弁
１０４ 安全弁
１１０ パイプライン
１２０ 弁
１３０ 油溜め
１３２ 油ドレン孔
１３４ Ｏリング
１４０ 圧力計
１４２ 給排気弁
１４４ 開閉弁

Claims (2)

1. パイプラインに設けられた弁を作動する操作機に油圧を供給するための定量蓄圧装置であって、
   中空シリンダーと、前記中空シリンダーの両端部を閉じる、第１カバー、及び第２カバーと、前記中空シリンダーの内部を摺動可能な差圧発生ピストンとを有しており、
   前記第１カバーは、前記中空シリンダーと油圧ポンプとを油で連通する第１通路と、前記中空シリンダーと圧力スイッチとを油で連通する第２通路と、を有し、
   前記第２カバーは、前記中空シリンダーと蓄圧器とを油、又は気体で連通する第３通路を有し、
   前記差圧発生ピストンは、前記第１カバーに対向する第１側壁と前記第２カバーに対向する第２側壁とを有する中空容器と、前記中空容器内部に収容されたピストンロッド、及び弾性部材とを有し、
   前記中空容器は、前記第２側壁に前記ピストンロッドの一部が前記中空容器の内部から突出する穴部を有し、
   前記弾性部材は、前記ピストンロッドを、前記第２側壁に、前記中空容器の内部から押圧しており、
   前記油圧ポンプから前記第１通路に油が供給されることにより、前記差圧発生ピストンが前記第１カバー側から、前記第２カバー側へと、前記中空シリンダー内を移動し、
   前記ピストンロッドの端部が、前記第２カバーに接すると、前記ピストンロッドが前記弾性部材を、前記中空容器の前記第１側壁に対して圧縮すると共に、前記中空容器が前記第２カバー側に、前記中空シリンダー内を移動することにより、前記第１カバーと前記差圧発生ピストンとの間の前記中空シリンダーの圧力が、前記第２カバーと前記差圧発生ピストンとの間の前記中空シリンダーの圧力よりも大きくなり、その圧力差による圧力の増加を前記圧力スイッチで検出することにより前記油圧ポンプを停止するように構成された、定量蓄圧装置。
2. 前記第２カバーは、インジケータロッドを更に有し、前記中空容器が前記第２カバー側に、前記中空シリンダー内を移動すると、前記中空容器の前記第２側壁が前記インジケータロッドを押圧して、前記油圧ポンプを停止するように構成された、請求項１に記載の定量蓄圧装置。