JP6454024B2 - コンペンセータ - Google Patents

Description

本発明はコンペンセータに関する。

導管システム、例えば排ガスシステムにおいて、例えば温度サイクルに起因して生じる導管システム内の移動を補償するためにコンペンセータが用いられる。基本的な三つの移動の種類に応じて、従来技術によれば軸方向コンペンセータと、アンギュラーコンペンセータと、横方向コンペンセータおよびユニバーサルコンペンセータとが区別される。軸方向コンペンセータは、軸方向における移動を吸収する働きをする。アンギュラーコンペンセータは、屈曲もしくは角運動を吸収する。横方向コンペンセータは横断移動もしくは横移動を補償する。ユニバーサルコンペンセータは、あらゆる空間方向における移動と、曲げ軸線周りの捻じれを補償する。軸方向コンペンセータと、ユニバーサルコンペンセータとは、軸方向に作用する内圧反力ゆえに、低い圧力もしくは小さな公称寸法を有するシステムにおいてのみ用いられることが多い。

実践から知られている横方向コンペンセータは、典型的に二つのベローズ部を備え、当該二つのベローズ部の間に中間管部が配置されている。実践から知られている横方向コンペンセータはさらに、好ましくは二つの接続フランジを備え、第一のベローズ部は第一の接続フランジおよび中間管部に係合し、第二のベローズ部は第二の接続フランジおよび同じく中間管部に係合する。すでに述べたように、中間管部は二つのベローズ部の間に設けられている。

実践から知られている横方向コンペンセータは、屈曲もしくは角運動を補償することができない。付加的に全ての屈曲面において角運動を吸収できるためには、一の横方向コンペンセータに加えて、カルダン継手を備える二つのアンギュラーコンペンセータが取り付けられなければならない。これはコスト上の理由および構成空間上の理由から、不利である。

従って、横方向コンペンセータの機能を拡大し、すなわち、それにより横方向コンペンセータが横断移動もしくは横移動に加えて、両方の屈曲面における屈曲もしくは角運動をも補償することができるような、新式のコンペンセータが求められている。

上記の点に鑑み、本発明は新式のコンペンセータを創出することを課題とする。

上記の課題は、請求項１に記載のコンペンセータによって解決される。

本発明によればコンペンセータは、中間フランジを有しており、当該中間フランジは、第一の接続フランジと、第二の接続フランジとの間に配置されるとともに、中間管部を外部において、当該中間管部に対する結合なしに、あるいは当該中間管部に対する剛性結合なしに包囲し、前記中間フランジは、第一の連結棒を介して第一の接続フランジに結合され、第二の連結棒を介して第二の接続フランジに結合されている。本発明に係るコンペンセータは、横移動と、あらゆる軸線に関する屈曲捻じれを補償することができる。本発明に係るコンペンセータは、軽量であることと、必要とする構成空間が小さいことを特徴とする。

一の有利な発展的構成によれば、第一の連結棒であって、当該第一の連結棒を介して中間フランジが第一の接続フランジに結合されている第一の連結棒は第一の軸線上にあり、第二の連結棒であって、当該第二の連結棒を介して中間フランジが第二の接続フランジに結合されている第二の連結棒は第二の軸線上にあり、第一の軸線と第二の軸線は好適に、当該軸線の交点がコンペンセータ内部にあり、第一の軸線と第二の軸線がおよそ９０°の角度を成すように交差する。当該実施は、異なる平面において行われる角運動の補償を分離するために特に有利である。

さらなる有利な発展的構成によれば、中間フランジと中間管部との間に減衰要素が設けられている。中間フランジと中間管部との間に減衰要素を設けることは、本発明に係るコンペンセータの水平取り付け位置においても、垂直取り付け位置においても有利である。垂直な取り付け位置において、振動が励起された場合、中間フランジと中間管部との減衰されない接触が回避され得、それにより中間管部の領域内でのコンペンセータの損傷を回避する。コンペンセータの水平取り付け位置では、中間管部と中間フランジとの間に常に所定の距離が保持され得る。

本発明の好適な発展的構成は従属請求項と、以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係るコンペンセータを斜視的に示す図である。 本発明に係るコンペンセータの側面を示す図である。 本発明に係るコンペンセータの上面を示す図である。 内燃機関の排ガス設備に取り付けられた本発明に係るコンペンセータを示す図である。

本発明はコンペンセータに関する。図１から図３は本発明に係るコンペンセータ１０の一の好適な実施の形態を異なる観点から示しており、これに対して図４は、内燃機関の排ガスシステムとの関連で、本発明に係るコンペンセータ１０の好適な取り付け位置もしくは好適な応用例を示している。

本発明に係るコンペンセータ１０は、第一のベローズ部１１と、第二のベローズ部１２と、当該第一のベローズ部１１と第二のベローズ部１２との間に設けられるとともに、これらと固定的に結合された中間管部１３とを有している。本発明に係るコンペンセータ１０はさらに、第一の接続フランジ１４と、第二の接続フランジ１５とを有している。第一のベローズ部１１は、第一の接続フランジ１４と中間管部１３との間に配置されている。中間管部１３の反対側では、第二のベローズ部１２が、第二の接続フランジ１５と中間管部１３との間に配置されている。従って第一のベローズ部１１が、中間管部１３と第一の接続フランジ１４とに固定的に係合する一方で、第二のベローズ部１２は中間管部１３と第二の接続フランジ１５とに固定的に係合している。

本発明に係るコンペンセータ１０はさらに、中間フランジ１６を有している。中間フランジ１６は、第一の接続フランジ１４と第二の接続フランジ１５との間に、中間管部１３に対する結合なしに、あるいは中間管部１３に対する剛性結合なしに配置されており、中間フランジ１６は中間管部１３を経方向外部において、部分的に同心的に包囲する。中間フランジ１６は、中間管部１３に対する結合なしに、もしくは中間管部１３に対する剛性結合なしに、接続フランジ１４および１５の間に、緩く吊るされている。

中間フランジ１６は第一の連結棒１７を介して第一の接続フランジ１４に結合され、第二の連結棒１８を介して第二の接続フランジ１６に結合されている。中間フランジ１６を第一の接続フランジ１４に結合する役割を果たしている第一の連結棒１７は、図３において最もよく分かるように、第一の軸線１９上にある。中間フランジ１６を第二の接続フランジ１５に結合する役割を果たしている第二の連結棒１８は、第二の軸線２０上にある。

二つの軸線１９，２０はこのとき、軸線１９，２０の交点２１がコンペンセータ１０の内部に、すなわちコンペンセータ１０によって画定された流路２２の内部にあるように、互いに配向されているか、もしくは延在している。第一の軸線１９と第二の軸線２０は、９０°±１０°、特に９０°±５°、好ましくは９０°の角度を含む。この場合、異なる屈曲方向における角運動の補償は、互いに完全に切り離されている。

図４は、ディーゼル発電設備の排ガスシステムにおける、本発明に係るコンペンセータ１０の好適な取り付け状況もしくは好適な応用例を示しており、コンペンセータ１０は導管システムの、第一ターボ過給段と第二ターボ過給段との間に組みこまれており、すなわち、コンペンセータ１０は第一の接続フランジ１４によって、ディーゼル発電設備の排ガスシステムの第一の管部分２３に接続され、当該コンペンセータの第二の接続フランジ１５によって、第二の管部分２４に接続されているように、導管システムに組み込まれている。例えば排ガスの温度サイクルに伴う横移動と屈曲運動は、本発明に係るコンペンセータ１０によって、完全に補償され得る。

図４において本発明に係るコンペンセータ１０は垂直に取り付けられている。図２から分かるように、中間管部１３と中間フランジ１６との間に、要素２５が配置されていてよく、当該要素は図２では、絶縁材から成る要素２５であり、当該要素は軸方向で見た場合、中間管部１３のみを介するのではなく、ベローズ部１１，１２も介して延在し、それにより軸方向で見た場合、二つの接続フランジ１４，１５の間に連続的に延在する。このような絶縁材は断熱の働きをするが、減衰要素としての役目も果たし、それによりコンペンセータ１０に振動が励起されているとき、中間フランジ１６と中間管部１３とが直接的に接触し、それにより中間管部１３が損傷することを回避する。

中間管部１３と中間フランジ１６との間に、他の減衰要素が設けられていてもよいことが指摘され、それにより、振動励起が生じた場合、中間管部１３の損傷を回避する。

このような減衰要素または絶縁材からなる要素は好適に、本発明に係るコンペンセータ１０が水平位置で取り付けられるときも、少なくとも中間管部１３と中間フランジ１６との間に配置されている。

本発明に係るコンペンセータは好ましくは、完全に金属材料から製造されている。コンペンセータ１０は部分的にのみ、金属材料から製造されていてもよい。特にコンペンセータは、中間管部１３の領域内、接続フランジ１４，１５の領域内、中間フランジ１６の領域内、および連結棒１７，１８の領域内で金属材料から形成されている。ベローズ部１１，１２は、非金属材料から、例えばゴム材料もしくはゴム状材料から、またはエラストマー材料または繊維製品から製造されていてもよい。

従って本発明に係るコンペンセータ１０は、ベローズ部１１，１２と、当該ベローズ部同士の間に配置された中間管部１３とを有している。コンペンセータ１０はさらに、接続フランジ１４，１５および中間フランジ１６を有している。中間フランジ１６は、異なる軸線上に配置された連結棒１７，１８を介して、二つの接続フランジ１４，１５と結合されている。軸方向に作用する圧縮力は、全ての側の横移動および全ての軸線に関する屈曲捻じれと同様に吸収される。コンペンセータ１０は垂直方向の取り付けにも水平方向の取り付けにも好適である。

フランジ１４，１５，１６は互いに平行に延在する平面内にある。連結棒１７，１８は、これらの平面に垂直である一方、コンペンセータ１０を貫流する方向に対して平行に設けられている。

図２において中間フランジ１６の領域内に点線で暗示されているように、中間フランジ１６は多層式に、複数の互いに重なり合う層から形成されていてよく、連結棒１７，１８はそれぞれ、中間フランジの全ての層を通過して延伸する。

本発明に係るコンペンセータ１０は好適に、内燃機関、例えば船舶用ディーゼル内燃機関、またはディーゼル発電設備用内燃機関の排ガスシステムの導管に用いられる。コンペンセータ１０は排ガスシステムの排ガスに貫流される構成部材であり、従って排ガスシステムの導管の構成要素である。

１０ コンペンセータ
１１ ベローズ部
１２ ベローズ部
１３ 中間管部
１４ 接続フランジ
１５ 接続フランジ
１６ 中間フランジ
１７ 連結棒
１８ 連結棒
１９ 軸線
２０ 軸線
２１ 交点
２２ 流路
２３ 管部分
２４ 管部分
２５ 要素

Claims (9)

1. 第一のベローズ部（１１）と、第二のベローズ部（１２）と、当該第一のベローズ部（１１）と第二のベローズ部（１２）との間に配置された中間管部（１３）と、第一の接続フランジ（１４）と、第二の接続フランジ（１５）と、を備えるコンペンセータ（１０）であって、前記第一のベローズ部（１１）は前記第一の接続フランジ（１４）および前記中間管部（１３）に係合し、前記第二のベローズ部（１２）は前記第二の接続フランジ（１５）および前記中間管部（１３）に係合するコンペンセータにおいて、
   前記第一の接続フランジ（１４）と前記第二の接続フランジ（１５）との間に配置されるとともに、前記中間管部（１３）を外部において、前記中間管部に対する結合なしに、あるいは前記中間管部に対する剛性結合なしに包囲する中間フランジ（１６）であって、当該中間フランジ（１６）は第一の連結棒（１７）を介して前記第一の接続フランジに結合され、第二の連結棒（１８）を介して第二の接続フランジに結合されている中間フランジを備え、
   前記中間フランジ（１６）と前記中間管部（１３）との間に減衰要素（２５）が設けられている
   ことを特徴とするコンペンセータ。
2. 第一のベローズ部（１１）と、第二のベローズ部（１２）と、当該第一のベローズ部（１１）と第二のベローズ部（１２）との間に配置された中間管部（１３）と、第一の接続フランジ（１４）と、第二の接続フランジ（１５）と、を備えるコンペンセータ（１０）であって、前記第一のベローズ部（１１）は前記第一の接続フランジ（１４）および前記中間管部（１３）に係合し、前記第二のベローズ部（１２）は前記第二の接続フランジ（１５）および前記中間管部（１３）に係合するコンペンセータにおいて、
   前記第一の接続フランジ（１４）と前記第二の接続フランジ（１５）との間に配置されるとともに、前記中間管部（１３）を外部において、前記中間管部に対する結合なしに、あるいは前記中間管部に対する剛性結合なしに包囲する中間フランジ（１６）であって、当該中間フランジ（１６）は第一の連結棒（１７）を介して前記第一の接続フランジに結合され、第二の連結棒（１８）を介して第二の接続フランジに結合されている中間フランジを備え、
   前記中間フランジ（１６）と前記中間管部（１３）との間に絶縁材（２５）が設けられている
   ことを特徴とするコンペンセータ。
3. 前記第一の連結棒（１７）であって、当該第一の連結棒を介して前記中間フランジ（１６）が前記第一の接続フランジ（１４）に結合されている第一の連結棒は第一の軸線（１９）上にあり、前記第二の連結棒（１８）であって、当該第二の連結棒を介して前記中間フランジ（１６）が前記第二の接続フランジ（１５）に結合されている第二の連結棒は第二の軸線（２０）上にあることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンペンセータ。
4. 前記第一の軸線（１９）と前記第二の軸線（２０）は、当該軸線（１９，２０）の交点（２１）が前記コンペンセータ（１０）の内部にあるように交差することを特徴とする、請求項３に記載のコンペンセータ。
5. 前記第一の軸線（１９）と前記第二の軸線（２０）は、９０°±１０°、特に９０°±５°の角度を含むことを特徴とする、請求項３または４に記載のコンペンセータ。
6. 前記第一の軸線（１９）と前記第二の軸線（２０）は、９０°の角度を含むことを特徴とする、請求項５に記載のコンペンセータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のコンペンセータであって、当該コンペンセータは金属材料から製造されていることを特徴とするコンペンセータ。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載のコンペンセータであって、当該コンペンセータは、前記中間管部（１３）、前記接続フランジ（１４，１５）、前記中間フランジ（１６）、および前記連結棒（１７，１８）の領域内で金属材料から製造されている一方、前記ベローズ部（１１，１２）の領域内で非金属材料から製造されていることを特徴とするコンペンセータ。
9. 前記非金属材料は、ゴム材料もしくはゴム状材料、またはエラストマー材料であることを特徴とする請求項８に記載のコンペンセータ。

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