JPH05501444A - 液圧システムにおける運転状態改善のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液圧システムにおける運転状態改善のための装置本発明は、液圧設備における、 即ちいわゆる液圧システムにおける運転中の状態の改善のための装置である。

液圧システムは、直接的、或は間接的にシステムの監視ユニットに液圧モータお よびシリンダの形式の液圧動力を供給するポンプ、即ちシステムのポンプにオイ ルタンクを接続する吸引パイプとともに通常設計される。液圧流体は、モータお よびシリンダから戻しパイプを経てタンクに戻され、多分集められた漏出物はド レンパイプによって戻される。オイルタンクは、空気フィルタを介して外気に連 通している。液圧システムの収容されたオイル容積の変化のために、そして温度 に依存する容積の変化のために、タンク内のオイルレベルは変化し、そしてタン ク内の空気は上述したフィルタを介して出入りするであろう。

上記フィルタにも拘わらず、小さい汚れた粒子が、周囲の空気がらオイルに入り 、それと同時に限られた連続的なオイルの外気への蒸発が進行する。さらに、外 気は水蒸気を含んでおり、この水蒸気は、温度が空気の現飽和温度以下に降下し たとき、タンクのより冷たい内壁上に凝縮して水となる。このことが、ある時間 を超えると、液圧流体を水による過飽和状態にし、この結果タンク内に遊離した 形態の水の存在をもたらす。

大気との接触を介して、液圧流体は、さらに空気で飽和状態になる。鉱物オイル の種類の液圧流体は、例えば室温でかつ大気圧で容積の９％の空気を溶解する。

例えば大気圧に対して負圧が容易に生じ易い吸引パイプ内のある程度の量の遊離 した空気を、通常考慮する必要がある故、圧力降下とともに、飽和値は減少する 。液圧流体およびシステムの部分である、ある成分もまた、溶解した空気の中の 酸素のために、連続的に酸化にさらされる。

水や汚れた粒子と同様に空気は、このように液圧システムでは望ましくなく、即 ち不純物と全体システムの有用性は上記不純物の低レベルに依存する。上に主張 されたことの結果である別の不都合は以下のとおりである。

上述したように、タンクはポンプに接続されている。吸引パイプはタンクとポン プ入口との間のパイプ内の圧力降下を考慮して寸法決めされており、そのことが 短く、そして粗末な吸引パイプの設計に導いている。この寸法決めにも拘わらず 、もしも液圧流体が重いと、特に生じる低く過ぎる圧力のためにポンプ入口で、 キャビテーションの問題が生じる。これらの状態に対する主要な理由は、通常、 吸引パイプ内の静圧が大気圧以下に降下すると、ある程度まで吸引パイプ内に溶 解する空気で、タンク内の液圧流体が多かれ少なかれ飽和するということである 。

この公知のシステムは、あるときは分離フィルタ回路に配置され、あるときは丁 度戻しフィルタとしての、即ち戻しパイプ内に嵌め込まれるフィルタを備えてい る。別個のクーラは、液圧流体の温度を制御する。

序文の記述により理解されるように、普通に設計された液圧システムでは、新た な粒子、および空気が液圧流体と接触してくるのを効率よく防ぐことはできない 。さらにまた、大気圧だけがポンプに液圧流体を供給するのに役立っているので 、ポンプの吸引接続部でのキャビテーションという大きな危険性が存在している 。

上述した欠点は、成分の消耗、さびの害、オイルの速い酸化、およびキャビテー ションの害等を伴う問題をもたらす。

本発明は、上述した問題を除くことを意図している。これは、請求の範囲に記載 の特徴を含む装置により可能となる。

本発明は、添付図面を参照してここに記述され、図１−５は原則として本装置の いくつかの概略設計を示している。図６は、本発明に係る現実的な構造の断面図 を示している。

上記設計は、図１によれば、二つの小室１，２を有するタンク装置を備えている 。ここで、小室は、循環流と同じ圧力レベルを有する全容積を意味している。意 図的に、チョーク、ばね装填逆止弁。

フィルタあるいはクーラのような圧力降下エレメントが設けられ、それ故に両手 室は別れている。他方、パイプ内の通常の流動損失（ｆｌ　ｏｗ　１　ｏ　ｓ　 ｓ　ｅ　ｓ）は、エレメントを分けるとは考えられておらず、小室内にあり得る 圧力差は、パイプ内のこのような圧力降下により引き起こされる。小室１．２は 、さらに　液圧流体を第１小室１から第２小室２に、そして圧力降下エレメント を介して小室１に送り込み、戻すポンプ３によって分けられている。したがって 、液圧流体は二つの小室の間を循環し、そしてポンプは圧力生成エレメントと考 えられる。図１において、上述した圧力降下エレメントは、液圧流体の浄化用と して上記フィルタとともに設計されたフィルタ４を含み、このフィルタ４は、フ ィルタでの圧力降下が過大であるときに、流れを通すために開くばね装填逆止弁 ５に並列させて接続されている。ポンプ３は、あるタイプのモータ６によって駆 動されている。通常、小室１内の圧力は非常に低く、この小室はある部分が流体 で満たされているに過ぎない。この小室の流体で満たされていない部分７は、逆 止弁８を介して吸引装置に接続可能となっている。この吸引装置は、空気を吸引 し、小室１内に負圧を生じさせ、その結果原則として液圧流体内のすべての遊離 水が蒸発し、そして溶解した水および空気の量が液圧流体内において減少する。

小室１の中央の流体で満たされた部分９における流体速度は、当然の理由のため に低く保たれており、このことが液圧流体から空気および水の過剰を促進する。

それ故に、循環する流体は、多かれ少なかれ直接、接続部１０からポンプ入口１ １へと流れ、流量を中央の流体で満たされた部分９において低くする。

小室２内の流体は、水が冷却媒体であると想定される冷却エレメント１３を通る 。原則として、冷却エレメントはタンク装置の各小室内に設けてもよいが、後述 するように、特別の理由のために、最も適した場所は小室２内である。

タンク装置の外部接続部は、適当な場所で循環回路に接続されている。このよう に、上記液圧システムは循環回路内のパイプ１５に接続された吸引パイプ１４を 有し、このようにしてそれは直接小室２に接続されている。液圧システムの戻し パイプ１６もまた、パイプ１５に接続されているが、吸引パイプ１４の接続部の 下流側である。

小室２内、したがってパイプ１４．１６の接続部分におけるの絶対圧力は、小室 １内がいかに低圧であるかによらず、大気圧以上であることが意図されている。

このようにして、正圧が液圧システムの吸引バイブ１４内に達成される。

できるだけドレンバイブ１７を小室１に、好ましくはフィルタ１８を介して接続 するのがよく、その結果、通常汚され、排出された流体は吸引接合部１４にフィ ルタにかけられることなく戻ることはない。

タンクは、多くの流路抵抗を直列に接続することにより、そして循環中に多くの 異なる圧力レベルを有する液圧流体を供給することにより、二つ以上の小室を備 えてもよい。ここで、小室は、上記同様循環流における同じ圧力レベルの全容積 を意味している。多くの小室の利点は、それらが異なる部分的な機能に対する正 しい圧力状態を見つける、より多くの可能性を提供する点にある。より多くの小 室によって、循環するオイルに対する可能な部分的な流れの道の数は増大し、即 ち圧力降下エレメントを介する接続部は、その場合二つの付加的な小室間で開く ことができ、その結果所望量のオイルが所望の圧力降下で通過出来る。このよう 要求されることは、例えばここでは圧力降下エレメントと考えられているフィル タに対しては事実である。フィルタはある圧力降下、および効率良く作動させる ための流動状態において働く。

もしも、図１に示される設計が、戻しバイブ１６の接続部の後で、フィルタ４お よび逆止弁５の前の循環回路に接続された別の圧力降下エレメントを完備すれば 、第３の小室は限定した態様で形成され、フィルタと上述した圧力降下装置との 間に配置される。フィルタ４での圧力降下は、その場合減り、最善の機能を与え るレベルに調節されるであろう。

排出オイル用の接続部は、好ましくは上述した第３の小室に、これをフィルタ４ によってろ過させるために、動がすことができるのがよい。

図１によれば、循環回路もまた、図２にしたがって修正できる。

この設計によれば、圧力降下チョーク１２が設けてあり、これは小室の中央部９ を通過する流量を制御し、小室１．２間の別個の接続部に配置され、一方メイン フローは、小室の他の部分と等圧の小室の外側部分を通過するだけである。

現実的な応用においては、タンク装置は、ある場合には流れの状態の調節のため に完備されなければならない。このような状態とは、ある種のジャーナルブッシ ングが液圧システムの部分となり得て、そしてこのブッシングが高い負圧に抗し てしっかりと締め付けるように調節されないことである。

この事実の結論は、タンク装置の駆動が切られたとき、即ち負圧が装置全体に広 まったとき、小室１内に生じた負圧が、ブッシングに対する許容値に調節されな ければならないか、負圧がこれら高感度の要素に到達するのを防がれなければな らないかということである。負圧が広まるのを防ぐ一つの方法は、タンク装置と 液圧システムの流れの要素との間の接続部において十分に定められた開口圧力を 有する逆止弁を設けることである。

液圧システムからの漏れを止めることは常に望まれることである。

その絶対的な意味においては、それは不可能であるが、上述した装置は漏れる流 体量を制限する可能性を含んでいる。この漏れから守る原則は、もしも小室１内 の流体レベルが最低のレベル以下に下がると小室１，２を短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃ ｉｒｃｕｔｔ）させることである。このレベルで、小室２内の正圧は小室１内と 同じ負圧に変換される。このとき吸引接続部に接続されたポンプは空洞化し、液 圧流体は流動を停止するであろう。タンク内を等しくするこの圧力は、レベル監 視手段によって示されたとき、循環ポンプの駆動モータ６を停止させることによ り達成されるのが好ましい。

タンク装置もまた、既に使用された液圧流体の再生、或は潤滑油システムへの接 続を意図している。これらの両方の場合において、ある流体の流れは、タンクか らシステムまでつり合わせられ、大気に開放しており、そのことは、もしもシス テムが閉じ、消滅するとその自動的な再充填が行われることを意味している。つ り合うように同じ量の流体を再充填ことを可能にするために、小室１内の流体レ ベルによって制御されるチョーク装置１９が循環路内に設けられている。図３参 照。

小室１，２の作動圧力は、大気よりも一方は低く、他方は高いとそれぞれ想定さ れる。小室を通過する各循環回路においては、それ故に、大気圧である点が存在 する。この設計においては、電気的な、或は機械的に作動する、レベル監視チョ ーク装置１９が、少なくとも別の流動抵抗に直列で接続され、ここではフィルタ ２０で表されている。これらの二つの流動抵抗間に、明確な態様で小室２１があ り、ここに接続部２２と逆止弁２３が設けられている。

チョーク装置は、可変で、そしである流体レベルで、それは小室２１内に大気圧 を生じさせる回路、即ち外部接続部２２に、このような流動抵抗を作り出す。も しも、オイルが弁２４からつり合って出てゆくと、小室２と直接接続して、オイ ルレベルは小室１内において下がり、チョーク装置１９は低減した流動抵抗を与 え、これが小室２１内の圧力降下をもたらし、接続部２２が逆止弁２３を介して 自吸式となる。

図示する設計において、チョーク装置１９はフィルタ２０の下流側に配置されて いる。これらのエレメントは、なんら機能が損なわれるという問題を生じること なく入れ替え、チョーク装置１９の下流側にフィルタ２０を配置することができ る。制御装置は、その場合上記レベルが増すときチョーク抵抗を下げるように逆 にしなければならない。

小室１の上部に接続された吸引装置は、ピストン、翼のタイプの回転変位ポンプ かダイアフラムかである。この吸引ポンプの駆動は、駆動モータ６により達成さ れるのが好ましく、このポンプはタンクの内側、或は外側に設けられる。この吸 引ポンプもまた水、或はエア駆動エジェクター、或は以下の機能を備えた図４お よび５による装置であってもよい。

別個の容器２５の上部に、容器２５内の正の内圧に対して周囲の空気に開口する ばね装填逆止弁２６が設けられ、そしてそれは別に小室１内の流体のない部分７ に通じる逆止弁８に通じている。この容器の下部に接続部２７が接続され、双安 定の揺動体となっており、それはフルイジスター（ｆｌｕｉｄｉｓｔｏｒ）また は図４，５に示されるような機械的な弁の形式のもので、二つの安定状態を有し 、フロート２９の力によって制御される。このフロートは上限および下限停止位 置間を動き、弁２８内の弁エレメント３０に接続されている。弁２８は液圧流体 が小室２から容器２５に移るのを可能にするために小室２に接続され、それはま た液圧流体を上記容器から受取るのを可能にするために小室１にも接続されてい る。上記レベルが容器２５内で下がると、そして流体レベルの上方の圧力が小室 １よりも低くなろうとすると、新たな空気が逆止弁８を介して供給される。フロ ートが下限停止位置に到達すると、ブロッキングエレメント３１の保持力が打ち 勝つまで、上記弁エレメントの逆方向に働く力が下がる流体レベルとともに徐々 に増大する。そして、この弁エレメントは位置をシフトし、接続部２７は小室２ に接続される。

容器２５内のレベルは上がり、流体レベルの上方の圧力は、弁２６が圧力を制限 し、周囲の空気に放気するまで上昇する。上記レベルの上部位置で、フロートは 再度、直接的或は間接的に弁エレメントに接触し、そして以前と同じようにして 、その位置をシフトし、流体レベルは下がるであろう。ここで、本装置は、１ス トロークをなし、ある量の捕らえた空気は空にされる。

図６は、本装置の実際的な構造の断面を示し、そこでは異なる部分が原則的に上 記記述によって特定される。

以下タンクと称される装置は、平らか湾曲した切妻（ｇａｂｌｅｓ）３３．３４ を有する柱状ボディ３２を外側に備えている。タンクの上部に、通常負圧を有し 、十分には流体で満たされていない小室１ａがあり、下部に正圧でポンプハウジ ングとして働く小室２ａがある。タンクの上縁部に、小室２１ａがあり、それは 中央部に小室１ａ内に配置されたフィルタハウジング３５を備え、これはまたフ ィルタエレメント３６を保持している。逆止弁３７がフィルタエレメントの切妻 頂部に設けられている。ろ過は原則的に外側がら行われ、例えばろ過されたオイ ルはフィルタエレメント３６内にあって、フィルタ戻しバイブ３８を通過し、循 環する。中身を備えたフィルタハウジング３５は、開口カバー３９を通して受け 入れられる。

タンクは、逆止弁８ａおよび接続部４ｏを介して周囲の空気につながっている。

逆止弁８ａは小室１ａが正圧にさらされるのを防ぎ、接続部４０は、真空ポンプ の接続に必要とされたときに使用される。

タンクは、さらにレベル監視、或はレベル表示、或は圧力表示のための図示しな い接続部を備えている。小室１ａは、垂直に中央部に配置された供給路４１を介 して遠心ポンプ３ａに通じており、そこではまたフィルタ戻しバイブ３８が排出 開口部を有している。

遠心ポンプ３ａのロータは、多かれ少なかれポンプされた流れに依存しない圧力 を作り出す適当な直線翼形状を有している。このロータは駆動軸に、供給路４１ にて支持され、そしてこのロータは電動式、或は液圧モータ６ａによって駆動さ れている。別の設計において、駆動モータ６ａは、タンク内に設けられる。水と の接続のための冷却コイル１３ａが、ポンプロータによって引き起こされる小室 ２ａ内の乱流と緊密な接触をなすように配置されている。小室２ａ内のバイブ１ ５ａは、タンクの上部切妻３３を通り、チョーク４２を介して小室２１ａに通じ ている。このチョークは鋭く、圧力降下を生じ、この圧力降下は、ある限度内に おいて殆どオイルの粘性に依存しない。

タンクは、それぞれ吸引バイブ用の開口部１４ａ１戻しバイブ用の開口部４４ａ １そしてドレンバイブ用の開口部４５を介して液圧システムに接続される。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００７１４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．統合された流体の状態が運転の信頼性に決定的重要性を有し、例えばポンプ 装置と戻しパイプと多分ドレンパイプとに接続される吸引パイプを備え、これら は、直接的、或は間接的に、液圧モータとシリンダの形式のシステム、即ち潤滑 オイルシステムおよび流体再生システムの監視ユニットに接続され、流体の流れ が弁（２４）を介してシステムにつり合わせられ、接続部（２２）に戻される液 圧システムにおける運転状態改善のための装置において、大気に対して閉じ、部 分的に流体で満たされた第１小室（１）を含むタンク装置を備え、第１小室では 負圧が作り出され、第１小室を介して戻しパイプ（１６）、およびドレンパイプ （１７）からの流体の流れの全部、或は一部が、或は接続部（２２）への帰還流 が通過できることを特徴とする液圧システムにおける作動状態改善のための装置 。 ２．上記タンク装置が、吸引パイプ（１４）、或は調節弁（２４）に接続される 出口を含む第２小室（２）内に正圧を作り出す圧力生成装置（３）を備えたこと を特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．上記小室（１，２）が、圧力生成装置（３）によって第１小室（１）から第 ２小室（３）に至るポンプ流体に通じ、第２小室（２）内の圧力下にある流体が 、好ましくは少なくとも一つの圧力降下エレメント（４，５）を通り、内部循環 回路を形成するために第１小室（１）に戻ることを特徴とする請求項２に記載の 装置。 ４．上記圧力生成装置が第２小室（２）内で回転自在であって、かつ流体を高速 で流すロータを有し、第２小室（２）内に配置された冷却コイル（１３）を有す る遠心タイプのポンプ（３）であることを特徴とする請求項２または３に記載の 装置。 ５．上記吸引パイプ（１４）の接続部が、流体が上記圧力生成装置（３）から始 まる流れ方向にしたがう場合には、戻しパイプ（１６）の接続部およびドレン接 続部（１７）のそれぞれよりも前にあることを特徴とする請求項２から４のいず れかに記載の装置。 ６．上記流体が、上記タンク装置を通過するときに、ろ過され、負圧にさらされ ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。 ７．容器（２５）内の作動液圧流体により、第１小室（１）から空気を吸引し、 大気に空気を送り出すことにより、負圧が第１小室（１）内に作り出され、流体 レベルが下方に動くときに空気が吸引され、上記レベルが容器（２５）内で上方 に動くときに大気に空気が送り出されることになる容器（２５）内において流体 が上方および下方に運動させられることを特徴とする請求項１から６のいずれか に記載の装置。 ８．小室（１，２）間を通過する流体が、第１小室の流体レベルに依って、チョ ークの制御を受け、その結果本装置の入口接続部（２２）の圧力が、第１小室の 流体レベルの上昇、下降とともに、それぞれ上昇、下降することを特徴とする請 求項１から７のいずれかに記載の装置。 ９．第１小室（１），第２小室（２）が、圧力生成装置（３）の入口が一部であ る接続部にお互いに接続されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記 載の装置。 １０．二つの小室（１，２）がタンク装置内に取り囲まれ、第１小室（１）がタ ンク装置の上部に形成され、第２小室がタンク装置の下部に形成されたことを特 徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。