JPH10501321A - 増圧機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低圧ピストン（２）が軸線方向に移動可能な低圧シリンダ（１）と、２つの高圧室（３，４）とを有し、２つの高圧室（３，４）は、低圧シリンダ（１）の分かれた側に同軸に配置され、低圧ピストン（２）に固定された軸線方向に移動可能な高圧ピストン（９，１０）を有する。ノンリターン弁（１７）を備えた溝（１６）は、２つの高圧室を接続する。１つの高圧ピストン（９）の面積は、他の高圧ピストン（１０）の面積より大きい。

Description

【発明の詳細な説明】 増圧機 技術分野 本発明は、低圧ピストンが移動可能な低圧シリンダと、媒体を受ける第１及び 第２の高圧室と、高圧室の中で軸線方向に変位可能な第１及び第２の高圧ピスト ンと、媒体用の少なくとも１つの入口及び１つの出口とを有し、第１及び第２の 高圧室は、低圧シリンダと同軸にその分かれた側に配置されており、前記第１及 び第２の高圧ピストンは、低圧ピストンに固定されている媒体の圧縮用の増圧機 に関する。 本発明の増圧機は、例えば外圧装置、例えば、増圧機の外側に配置され、液体 物質を高圧処理するプレス機に高圧を発生させるために使用するのに適している 。 背景技術 増圧機は、高圧を変化させる圧力媒体に使用されてきた。通常、増圧機は、低 圧室及び１つまたはそれ以上の高圧室を有する。低圧室において、低圧ピストン が変位可能に配置されている。この低圧ピストンは、各高圧室の高圧ピストンに 固定されている。低圧ピストンは、高圧ピストンの面積より大きい面積を有する 。 媒体の圧縮時に、媒体は、高圧室への入口を通って供給される。この入口は閉 鎖され、その後、比較的に低圧が低圧室に適用される。これは、液圧的に行われ る。適用された圧力が低圧ピストンに作用するとき、ピストンは、移動し、高圧 ピストンを高圧室の位置側で移動する。高圧ピストンは低圧ピストンより小さい 面積を有し、この移動は、高圧室内の媒体にある高圧を形成する。その後、加圧 された媒体は、高圧室に配置された出口及び高圧導管を介して外部装置、例えば 、 プレスに送られる。このタイプの増圧機において、約１５０００バーを達成する 。 増圧機の１つの公知のタイプは、２つの圧力室を有する。これらの高圧室は、 各側に１つづつ低圧室と同軸に配置される。各高圧室は、端部部材によってその 外端で制限され、低圧室の低圧ピストンに固定される軸線方向に変位可能な高圧 ピストンを有する。低圧が低圧ピストンの１方の側の低圧室に送られるとき、低 圧ピストンは反対方向に移動する。これによって高圧室に高圧を発生し、高圧室 は、低圧が供給される側と反対の低圧ピストンの側に配置されている。 低圧ピストンの各側に低圧を交互に供給することによって、このタイプの増圧 機は、複動ポンプとして作動される。ピストンがそれらの端部位置の一方にある とき、第１の高圧室がからになり、第２の高圧室が加圧されていない媒体で満た される。その後、ピストンが他端位置に向かって移動するとき、第１の高圧室は 、入口を介して加圧されていない媒体で満たされる。同時に、移動の第１の部分 の間に、第２の高圧室が加圧される。残りの移動の間に、高圧が達成されたとき 、加圧された媒体は、第２の高圧室及び高圧導管から出て、同じ高圧が優勢な外 圧装置に出る。ピストンは第１の端部位置まで後方に移動するとき、第２の高圧 室は加圧されない媒体で満たされ、同時に第１の高圧室の媒体は圧縮されており 、外部ユニットに押し出される。 課題 上述した増圧機を作動させるために、２つの高圧接続部及び２つの低圧接続部 が必要になる。第１及び第２の高圧室は、入口及び出口室を備えている。別の案 として、各高圧室は、組み合わせられた入口及び出口を有し、この出口は、高圧 導管に接続されている。この高圧導管は、加圧されない媒体の供給用の低圧導管 と外圧ユニットに加圧媒体を搬送する高圧導管の接続部のためのブランチを備え ている。これらの入口及び出口及びブランチ及び接続部は、それぞれ、増圧機の 製造及び動作における問題を有する。 もし、各高圧室が入口及び出口を備えている場合には、これは、溝を有する２ つの開口部が圧力を受ける各高圧室の端部部材に配置されてなければならないこ とを意味する。各このような開口部及び溝は、非常に高圧の脈圧の場合、材料に 疲労損傷を与える問題を生じる。これは、圧力を受ける部分が必要な安全境界を 達成するためにかなり大きな寸法を有しなければならない。別の例としてもし１ つのみの開口部及び溝が各高圧室の端部部材に配置されている場合には、必要と される回数より少ない回数の圧力サイクルで部品を交換しなければならない。 高圧室が入口と、低圧及び高圧導管に分離している出口との組み合わせを備え ている場合には、圧力を受ける部品、すなわち、分岐点にクロスボアが設けられ なければならない。またクロスボアは、高圧と脈圧で疲労の問題を生じる欠点が ある。 上述した増圧機の実施例は、高圧導管の少なくとも１つが直線ではないが傾斜 しているか曲がっていることを意味する。この理由は、２つの高圧室の出口が、 正反対方向を向いており、出口に接続されている高圧導管は、共通の外部高圧装 置に配置されていることによる。導管のこのような傾斜及び曲がりは、高圧の観 点から見て非常に困難性を生じる。なぜならば、それらは疲労に反応するクロス ボアまたは他の弱点を有するからである。 上述した現在の技術による他の問題は、各供給排出導管に１つづつ４つのノン リターン弁を設けなければならないことである。圧力が約１５０００バールまで の導管のノンリターン弁は、コストが高く、精密で、それらは容易に作動上の乱 れを生じる。それ故、最も大きな可能性の範囲までノンリターンの数を減少する ことが望ましい。 従って、本発明の目的は、従来技術の増圧機よりも製造においてさらに信頼性 があり、廉価な増圧機を提供することである。これは、高圧を受ける部品にクロ スボアを設ける必要性を無くし、直線的な高圧導管を使用することができ、ノン リターン弁の数を４つから２つに高圧及び低圧接続部の数を４つから１つにそれ ぞれ低減し、管を低減することができる増圧機を提供することである。 解決方法 本発明の目的は、第１及び第２の高圧室の間で媒体を搬送するように第１及び 第２の高圧ピストンを通って伸びている溝と、媒体が第２の高圧室から第１の高 圧室に流れることを防止する装置とを有することを特徴とする媒体を圧縮する増 圧機によって達成される。 通路は、第１と第２の高圧室の間に配置されているので、第２の高圧室の出口 を介して正しい圧力が達成されたときに、圧縮の間に圧力媒体を導入するために 第２の高圧室に媒体を供給することができる。これは、第１の高圧室が低圧入口 のみを、第２の高圧室が高圧出口のみを備えていればよいことを示している。さ らに、直線導管として出口から外圧装置に伸びている高圧導管を設計することが 可能である。 本発明による増圧機の１つの実施例によれば、第２の高圧室から第１の高圧室 に流れが流れることを防止する装置）は、溝に配置されたノンリターン弁から成 る。 従来技術と比較すると、この構成は、ノンリターン弁の数を入口近くに１つ及 び溝に１つの２つに低減することができる。 さらに、本発明の１つの実施例によれば、第１の高圧ピストンの面積は第２の 高圧ピストンの面積より大きい。このように第１の高圧室の容積は、第２の高圧 室の容積よりも大きい。これは、ピストンが両方向に移動するときに増圧機から 加圧媒体が流出することができるようにする。２つの高圧ピストンの間の面積差 の比を選択することによって、ピストンが各方向に移動するとき流出容積の間の 差の比を得ることが可能である。 本発明の実施例によって表される高圧ピストンの面積比の特別なケースにおい て、第１の高圧ピストンは前記第２の高圧ピストンの面積の約２倍の大きさを有 する。 これは、ピストンが両方向に移動しているとき、第２の高圧室からの流れを大 きくすることができる。またこの実施例により、ピストンの各方向への移動の低 圧シリンダの両側に同じ低圧を供給することが可能になる。これは、低圧を供給 するために使用される液圧ユニットを最適に利用することができることを意味す る。なぜならば、それはピストンの双方向の移動のために最大限の圧力で作動す るからである。 本発明の１つの実施例は、入口が第１の圧力室内に配置され、供給導管は入口 に接続され、供給導管を通って第１の高圧室からの方向に媒体が通過しないよう に、また媒体を通過させることができるようにすることができる装置は、供給導 管に配置され、排出導管は前記出口に接続され、第２の高圧室に向かう方向に媒 体が流れることを防止する装置は排出導管に配置されていることを特徴とする。 本発明による増圧機において、増圧機の２つの異なるギヤ比を得ることができ る。調整可能な装置は、供給導管を通って第１の高圧室から媒体が逆流すること を防止するとき、双方の高圧室は作動し、増圧機は、比較的に低圧で大きな流れ を供給する。この場合において、低圧シリンダからの力は第１と第２の高圧ピス トンの間の面積の差によって生じる力とほぼ同じである。その後、第１の高圧室 からの方向において媒体が通過できるように開放し、第２の高圧室が作動する。 増圧機は、最大限の圧力まで加圧される小さい流れを強化する。従って、２つの ギヤ比の場合において、増圧機が作動可能なように１つまたは同じ液圧ユニット を使用することができる。液圧ユニットは比較的に小さい。 上述したように変化される圧力媒体の流出は、例えば、食料品の高圧処理にお いて望ましい。またこの実施例は増圧機の端部部材に作用する軸線方向の力を比 較的に小さくすることができる。 図面の簡単な説明 本発明の２つの実施例を図面を参照して詳細に説明する。 第１図は、本発明による増圧機の概略的な長手方向の断面図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図に示す増圧機は、低圧ピストン２が軸線方向に移動可能な低圧シリンダ １を有する。低圧シリンダ１は、２つの側に分割され、液圧媒体で２つの側に満 たされる。低圧シリンダ１の一方の側に、それと同軸の第１の高圧シリンダ５が 配置されている。さらに、低圧シリンダの他方の側に低圧シリンダと同軸に第２ の高圧シリンダ６が配置されている。２つの高圧シリンダ５，６は、各々がワイ ヤ巻線５ａ，６ａによって半径方向に予め予備圧縮されている。公知の方法にお いて、さらに、端部部材７及び８が２つの高圧シリンダ５，６の外端に配置され ている。これらの端部部材７，８は、軸線方向の力を吸収するために結合部（図 示せず）によって外側に支持されている。低圧ピストン２に固定されている第１ の高圧ピストン９は、第１の高圧シリンダ５で軸線方向に変位可能である。対応 する方法において、第２の高圧ピストン１０は、低圧ピストン２に固定され、第 ２の高圧シリンダ６内で軸線方向に移動可能である。この方法において、高圧シ リンダ５，６、端部部材７，８及び高圧ピストン９，１０は、媒体を受けるため に第１と第２の高圧室３，４を画定する。２つの高圧ピストンの面積は、互いに 第１の高圧ピストン９の面積が第２のピストン１０の面積の２倍になるように形 成されている。 第１の高圧室３の端部部材７において、媒体の入口１１が配置されている。こ の入口１１に媒体を供給する導管が接続されている。他の端部において、導管１ ２は貯蔵タンク（図示せず）から媒体を供給する低圧ポンプ（図示せず）に接続 されている。さらに、第１のノンリターン弁１３が入口１１の近傍に配置されて いる。この第１のノンリターン弁１３は、増圧機に向かう方向に媒体を通過させ ることができるが、増圧機から流れる媒体をブロックすることができる。さらに 出口１４は第２の圧力室４の端部部材８に配置されている。この出口１４は、増 圧機から加圧媒体を搬送する高圧導管１５に接続される。例えば、高圧導管１５ は、プレス機または外側圧力室容器（図示せず）に接続されている。 第１及び第２の高圧ピストン９，１０及び低圧ピストン２を通って溝１６が伸 びている。この溝１６は、第１の高圧室３を第２の高圧室４に接続し、媒体を第 １の高圧室３から第２の高圧室４に流すことができる。第２のノンリターン弁１ ７が溝１６に配置されており、媒体が第２の高圧室４から第１の高圧室３への流 れを遮断するようにブロックすることができる。 ２つの高圧室３，４は、公知の方法で高圧密封１８，１９によって密封される 。さらに低圧シール（図示せず）が、低圧シリンダ１を密封するために公知の方 法で配置される。 増圧機の作動において、低圧シリンダは、液圧ユニット（図示せず）によって 供給される液圧媒体のために２つの液圧接続部２０，２１を備えている。 作動中に増圧機がどのように作用するかを説明する。サイクルの始めにおいて 、２つの高圧ピストン９，１０及び低圧ピストン２は、図面の左手端部位置にあ る。第１の高圧室３は、からであり、それに対し、第２の高圧室４は、圧力媒体 で満たされる。第２の高圧室４の圧力は、図面に示すように、約８０００バール である。低圧ピストン２は、図面で右側に移動されるようにされる。これは、液 圧接続部２０を通って低圧シリンダ１の左手側に液圧媒体を供給すると同時に対 応する液圧媒体の量を液圧接続部２１を通って低圧シリンダ１の右手側から供給 することによって行われる。供給された液圧媒体の圧力は、例として示せば約２ ５０バールである。 ピストン２，９，１０が右側に移動するとき、第２の高圧室４の圧力媒体は、 高圧導管１５を通って出口を通って外部のプレスまたは圧力容器に押し出される 。第２のノンリターン弁１７は、第２の高圧室４から第１の高圧室２に媒体が流 れ ることを防止する。同時に、加圧されていない媒体は、第１の高圧室３に供給導 管１２、第１のノンリターン弁１３及び入口１１を通って吸引される。ピストン ２，９，１０がそれらの右手位置にあるとき、第１の高圧室３は、非圧縮媒体で 満たされ、それに対して第２の高圧室４が空である。外側の圧力または圧力容器 からの高圧は、高圧導管１５を介して第２の高圧ピストン１０に作用する。この 位置において、低圧ピストン１２の左手側に作用する液圧が遮断される。これは 、第１と第２の高圧室３，４の間の圧力バランスが達成されるまでピストン２， ９，１０が、外部ユニットの高圧によって影響を受けながら、図面の左にわずか に移動される。従って、第１の高圧室３の媒体は第２の高圧室４の圧力の半分の 圧力に対応する。第１のノンリターン弁１３は、第１の高圧室３の媒体が入口１ １を通ってこの室から出ることを防止する。その後、低圧シリンダ１の右手側は 、液圧接続部２１を介して液圧媒体を供給することによって前述したように同じ 圧力を左手側に加圧する。同時に液圧媒体は、液圧接続部２０を通って低圧シリ ンダの左手側から通過する。ピストン２，９，１０は、図面の左手側に移動し、 それによって、第１の高圧室に存在する媒体が、完全な圧力まで、すなわち、第 ２の高圧室４の圧力と同じ圧力まで加圧される。その後、媒体は第１の高圧室３ 乃至第２の高圧室４まで溝９を通って流れる。また、この媒体の半分は、出口１ ４を高圧導管１５を介して出口ユニットに出る。この理由は、第２の高圧ピスト ン９の面積が第１の高圧ピストン９の面積の半分であり、第２の高圧室４は第１ の高圧室３の容積の半分のみに適応するからである。 ピストン２，９，１０が左手端部位置に達するとき、サイクルは完了し、次の サイクルがスタートする。上述した増圧機は、２つのストロークポンプとして作 動する。各サイクルにおいて、ある量の媒体は、１つのピストン行程中に増圧機 に吸引される。加圧された媒体の同じ量が各サイクルで押し出され、２つのピス トン行程に寄与する。上述した利点に加えて増圧機のこの実施例は、全体のサイ クルの間に第２の高圧室４の端部部材８は、一定の圧力を受ける。このように、 材料の疲労損傷を容易に招く脈圧が避けられる。 本発明による増圧機の他の実施例を以下に説明する。また、この場合において 、部材９及び１３は、上述した実施例とはいくぶん異なる構成を有する。この差 は以下に説明する。 この実施例は、上述した部品に加えて第３のノンリターン弁２２を有し、この 弁２２は、出口導管１５に配置され、第２の高圧室４からの方向に媒体を通過さ せることができるが、媒体が逆流することを防止する。さらに、この実施例にお いて、第１の高圧ピストン９の領域は、第２の高圧ピストンの面積の５倍程大き い。さらに、第１のノンリターン弁１３は、それが第１の高圧室３からの方向に 通過することができるように構成されている。 もし、外圧ユニットが大きな容量の容積で充填され圧縮される場合には、本発 明による増圧機のこの実施例を使用することもできる。この実施例は、まず低圧 で大きな流れを有するポンプとして、次に高圧で小さい流れを有する高圧発生器 として増圧機を駆動する比較的小さい液圧ユニットの使用を可能にする。 この実施例において、増圧機は、次のように作動する。動作の始めにおいて、 外圧容器は空である。これを媒体で満たすために、増圧機は、複動ポンプとして 駆動される。図面の右側への各ピストン行程において、第２の高圧室の容量に対 応する媒体のある量は、出口１４及び出口導管１５を介して外圧容器に押し出さ れる。同時に、第１の高圧室３は、５倍程の媒体の容量で充填される。各ピスト ンが左に移動する場合、この大きな容量全体は、第１の高圧室３から第２の高圧 室に溝１６を介して通過する。容量の４／５は、出口１４及び出口導管１５を出 て外側圧力容器を介して押し出される。外側の圧力容器が充填されない限り、出 口導管１５には背圧は生じない。従って、大きな面積を有する第１の高圧シリン ダ９の左側に移動可能なように比較的小さい液圧ユニットを使用することができ る。 外圧容器が充填されるとき、出口導管１５で背圧が生じる。第３のノンリター ン弁２２は、背圧が増圧機に作用することを防止する。他方、背圧が媒体に作用 し、媒体は、出口１４と、出口導管１５及び第３のノンリターン弁２２を介して 第２の高圧室４から押し出される。外圧容器の圧力が蓄積されるとき、背圧はも ちろんのこと大きくなる。背圧がある水準に到達するとき、小さい液圧ユニット からのエネルギーは、第１の高圧ピストン９を左側に移動するときに出口１４及 び出口導管１５を介して媒体を押し出すためには十分ではない。この理由は、第 １の高圧ピストンに作用する対抗力がこの第１の高圧のピストン９の大きな面積 によって倍増された背圧に等しい。外側の高圧容器の圧縮を最大限の圧力にまで 完了するときに、第１の高圧室３は、逆方向への通路に関して第１のノンリター ン弁１３を開放することによって遮断される。各ピストンのストロークが右側に 移動するとき、第２の高圧室４の最大限に圧縮された媒体は、出口１４と出口導 管１５を介して外側圧力容器まで押し出される。低圧シリンダ２に関して第２の 高圧ピストン１０は非常に小さいので、小さい液圧ユニットによって発生された 比較的に低圧は、背圧を克服するためには十分である。ピストン２，９，１０が 移動する間、第１の高圧室３は媒体で充填される。 ピストンが左に移動する間、第１の高圧室３の媒体の１／５は、通路を第２の 高圧室に通過する。残りの４／５は、入口１１，入口導管１２，を通って開放さ れた第１のノンリターン弁１３を越えて後ろに押される。第１の制御されたノン リターン弁１３が逆方向に開放されるとき、増圧機は、非常に高圧を発生するこ とができる１つのストロークのポンプとして作用する。圧力ギヤ比は、低圧ピス トン２の面積と第２の高圧ピストン１０の面積の比に依存するのみである。 またこの実施例は、増圧機に作用する軸線方向の力は比較的に低い。この理由 は、軸線方向の高圧が、ピストン１０及び第２の高圧室４の端部部材８に作用す るからである。 第１の高圧室３の媒体の１／５がピストン２，９，１０が左に変位するときに 第２の高圧室に通過することを保証するために、入口１１にリリーフ弁（図示せ ず）が配置されている。この対抗弁は、ノンリターン弁１７と溝１６にわたる圧 力低下より大きい圧力低下を生じる。 もちろん本発明は上述した例示的な実施例によっては制限されないが、つぎの 請求の範囲内で変化することができる。 第１と第２の高圧ピストンの間で異なる面積を選択することによって、２つの ピストンの行程の間に変化する量の間の比は変化する。例えば、面積比を３対１ に選択する場合には、１つのサイクルの間に供給される量の１／３は、第２の高 圧室に向かう方向のピストン行程によって配分され、２／３は、第１の高圧室に 向かう方向のピストン行程で配分される。 上述したように圧縮媒体は、外圧等の圧力を発生するために使用する圧力媒体 である。しかしながら、圧力媒体は、例えば食品の高圧処理を行うように直接使 用される。媒体は処理すべき物質から成る。それはカウンタ圧弁の通路を介して 正規の圧力に戻る。別の例として増圧機からの高圧を維持する間にある保持時間 を達成する外部圧力容器に直接送られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 低圧ピストン（２）が移動可能な低圧シリンダ（１）と、媒体を受ける 第１（３）及び第２（４）の高圧室と、高圧室（３，４）の中で軸線方向に変位 可能な第１及び第２の高圧ピストン（９）及び（１０）と、媒体用の少なくとも １つの入口（１１）及び１つの出口（１４）とを有し、前記第１及び第２の高圧 室（３，４）は、低圧シリンダと同軸にその分かれた側に配置されており、前記 第１及び第２の高圧ピストン（９，１０）は、低圧ピストン（２）に固定されて いる媒体の圧縮用の増圧機において、第１（３）及び第２（４）の高圧室の間で 媒体を搬送するように第１（９）及び第２（１０）の高圧ピストン（２）を通っ て伸びている溝（１６）と、媒体が第２の高圧室（４）から第１の高圧室（３） に流れることを防止する装置（１７）とを有することを特徴とする媒体を圧縮す る増圧機。 ２． 前記装置（１７）は、前記溝（１６）に配置されたノンリターン弁から 成ることを特徴とする請求項１に記載の増圧機。 ３． 前記第１の高圧ピストン（９）の面積は第２の高圧ピストン（１０）の 面積より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の増圧機。 ４． 前記第１の高圧ピストン（９）は前記第２の高圧ピストン（１０）の面 積の約２倍の大きさを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に 記載の増圧機。 ５． 前記入口（１１）は第１の圧力室内に配置され、供給導管（１２）は入 口（１１）に接続され、供給導管（１２）を通って第１の高圧室（３）からの方 向に媒体が通過しないように、また媒体を通過させることができるようにする装 置（１３）は、供給導管（１２）に配置され、排出導管（１５）は前記出口（１ ４）に接続され、第２の高圧室（４）に向かう方向に媒体が流れることを防止す る装置（２２）は排出導管（１５）に配置されていることを特徴とする請求項１ 乃至４のいずれか１項に記載の増圧機。