JPS6088201A - 流体圧増圧装置 - 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】 本発明は流体増圧装置、詳しくは複動ピストンの運動方
向の転換点において最小の衝撃で作動する複動ピストン
を有する流体増圧装置に関する。

例えば水噴射切断あるいは穿孔作業のように高圧流体を
要する装置においては、低圧源から例えば水のような流
体を受取り所望の圧力まで流体圧を増加させる増圧装器
を使用することが一般的である。典型的な増圧装置はそ
の中に複動ピストンを備えた低圧シリンダ即ち作動シリ
ンダを含め、該低圧シリンダには対向する高圧のバレル
が固定されている。高圧ピストンが高圧バレルの各々の
内部に摺動可能に装着され、高圧ピストンが低圧ピスト
ンの往樽運動と同調して往復運動するよう低圧ピストン
に取り付けられている。例えば油のような作動流体が低
圧シリンダの対向するチャンバに交互に汲み込まれ、低
圧ピストンを往復運動させ、低圧の水が対向する高圧バ
レルへ交互に送り込まれ、低圧ピストンと関連して作動
する高圧ピストンによってシリンダ内で圧縮され、該シ
リンダから圧出される。典型的には、高圧ピストンの断
面積は低圧ピストンのそれよりはるかに小さい。したが
って、低圧の油圧装置を用いて作動ピストンを運動させ
ている間に高圧シリンダ内の水の圧力を増加させること
ができる。

往復運動する増圧装置においては高圧ｔストンの運動方
向の転換の瞬間に高圧ピストンの端で衝撃が発生する傾
向がある。この衝撃を最小にするため高圧ピストンの運
動の転換を制御する装置を提供することが望ましい。そ
のような装置の１つが１９７７年６月１４日オルソン（
０１８０ｎ　）に発行された米国特許ｍ４．０２９，４
４０号に示されている。オルソンによる装置は低圧ピス
トンのいづれかの側での圧力を制御することにより低圧
ビス用している。圧力制御は制御弁の弁面の面積を制御
し、オルソン（０ｘｓｏｎ　）の特許に記載の所定の公
式にしたがって低圧シリンダへの流体の流量を制御して
行われる。オルソン（０１θｏｎ　）の装置は理論的に
はよいが、圧力の代りに作動流体の流量の制御により運
動方向の反転を制御し衝撃を排除する方がより実用的の
ように思われる。

したがって、本発明の目的は複動ピストン組立体を含み
、該ピストン組立体の運動方向の転換時に高圧ピストン
組立体に発生する衝撃を最小とする流体増圧装置を提供
することである。

本発明の別の目的は作動ピストンの運動方向を円滑に転
換させるよう低圧シリンダでの作動流体の流量を制御す
る流体増圧装置を提供することである。

前述の目的に沿って、例えば水のような流体を低圧で受
入れ、高圧の流れとして前記流体を吐出する流体圧増圧
装置は作動シリンダ内で往復運動するよう取り付けられ
た作動ピストンを含む。前記作動ピストンは作動シリン
ダを第１と第２のチャンバに分割する。高圧シリンダは
作動シリンダの第１の端部に共軸線関係で装着されてい
る。高圧ピストンは高圧シリンダ内に取り付けられ、作
動ピストンに作動接続され該作動ピストンにより往復運
動するよう駆動される。制御弁組立体が作動シリンダと
作動関係にあり加圧された作動流体の供給源から該作動
流体を作動シリンダの第１と第２のチャンバへ交互忙導
きかつ作動流体源へ戻すようにし、作動ピストンを往復
運動させる。制御弁は加圧された流体の供給源に接続さ
れた圧力ポートと、作動シリンダの第１と第２のチャン
バにそれぞれ接続された２個の作動ホードと、作動流体
の貯め檜に接続された少なくとも１個のタンクホードと
を有する。制御弁スゾールは弁本体の内部に装着され、
それが作動流体を第１のチャンバへ導く第１の位置と、
作動流体を第２のチャンバへ導く第２の位置との間を運
動する。前記弁スゾールはその第１と第２の双方の位置
において、かつ第１の位置から第２の位置およびその逆
の弁スプールの転換の間も供給源から貯め槽への作動流
体の流量を一定に保つようにされている。

好適実施例においては、供給源から貯めタンクへの作動
流体の流れは弁スゾールの表面にフライス加工されたス
ロットを介して通される。前記スロットは弁スプールが
第１と第２の位置の中間に来ると作動し、作動流体を作
動シリンダへ流入させることなく供給源から貯め檜へ直
接所定量だけ分岐させる。弁スゾールの中央位置では作
動流体は作動シリンダへ流出入せず、全ての流れは前記
スＵットを介して供給源から貯め槽へ流される。

高圧シリンダは作動シリンダと共軸線関係に整合し、高
圧ピストンは作動ピストンと共軸線に整合することが好
ましい。作動ピストンは環状の部分と、その環状部分の
中央開口内に装着された円形の挿入部分とを含む。高圧
ピストンは円形挿入部分の孔に圧入されている。前記円
形挿入部分の直径は環状部分の中央開口の直径よりわづ
かに小さく、高圧シリンダと作動シリンダとの間、ある
いは作動ピストンと高圧ピストンとの間の不整合を補正
するよう環状部分に対して挿入部分のある限定された範
囲での半径方向運動を許容する。

本発明の目的や利点は当業者他には添付図面と関連した
以下の説明を読めば、より理解されよう。

第１図は本発明の原理に基いて実施した増圧装置の一実
施例を部分的に断面で示す。前記増圧装置の基本要素は
低圧シリンダ１０と、該シリンダ内で往復運動可能の低
圧ピストン組立体１２を含む。第１図において、低圧ピ
ストンはシリンダ１０内の最左側位置で示されている。

第１の高圧ピストン１４が低圧ｔストン組立体１２の第
１の側に固着され、第１の高圧ピストンと同じ第２の高
圧ピストン１６が低圧ピストン組立体１２０反対側に装
着されている。高圧ピストン１４は第１の高圧バレル１
８内で往復運動可能であり、該ブロック１８は第１の端
ブロック１９とねじ係合し、該端ブロックは低圧シリン
ダ１０の第１の端に固着されている。第２の高圧バレル
２０が第２の端ブロック２１とねじ係合しており、該ブ
ロックの方は低圧シリンダ１０の第２の端部に固着され
ている。第２の高圧ピストン１６は第２の高圧バレル２
０内で往復運動可能である。第１の変移ブロック２２が
第１の高圧バレル１８の第１の端部と係合し、第１の高
圧バレル１８の内側空間と連通ずる通路２４を貫通形成
している。前記通路２４は高圧通路２６と低圧通路２８
へ分岐され、前記双方の通路は通路２４から延び相互に
対して概ね直角である。前記通路はそれぞれ高圧ボート
２７と低圧ボート２９とへ連り、該ホードの方はそれぞ
れ逆止弁３０．３２を装着している。逆止弁３２の方は
図示していない低圧水源に連る低王水配管３４と連って
いる。逆止弁３０の方は例えば水噴射切断ノズルのよう
な高圧水な用いる装置に連る高圧水配管３６に連って（
・る。逆止弁３０．３２は、それらの弁が許容する流れ
方向を除いて同一構造である。逆止弁３２は低圧流体源
からの低圧流体が通路２８．２４へ入り、したがって第
１の高圧バレル１８の内部へ入り第１の高圧バレルから
の流体の流出を阻止する。逆に、逆止弁３０の方は通路
２４，２６を介して第１の高圧バレル１８の内側から流
体が高圧配管３６へ流出するようにするが高圧配管から
の流体が第１の高圧バレルへ逆流するのを阻止する。

第１図に示すように増圧装置の左側の形状は前述したも
のと同一である。第２の変移ブロック３８が第２の高圧
バレル２０の第１の端部とねじ係合し、第１の変移ブロ
ック２２に形成されているものと同一の流体通路を内側
に有している。第２の変移ブロック３８における通路は
逆止弁４０．４２が装着されているボートに連通し、逆
止弁４２の方は低圧配管３４と同じ低圧水源に連る低圧
配管４４に接続されている。逆止弁４０の方は高圧配Ｖ
３６に接続された前記と同じ水噴射切断ノズルあるいは
その他の装置に接続された高圧配管４６に接続されてい
る。逆止弁４０と４２とは共に同一であって、かつ異る
方向への流体の流れを阻止するよう取りつけられている
以外は逆止弁３０．３１とも同一である。逆上弁４２は
低圧水源から配管４４を介して流体が第２の高圧バレル
２０へ流入するようにするが、第２の高圧バレルから低
圧水源への逆流を阻止する。逆止弁４０は第２の高圧バ
レル２０内から高圧の流体が高圧配管４６へ流れるよう
にするが高圧配管４６から第２の高圧バレル２０への逆
流を阻止する。

典型的な複動油圧シリンダのように、作動流体、例えば
油はボート５０を介して低圧シリンダ１０の左側部分へ
入りピストン絹立体１２を右方へ押圧する。油はボート
５２を介してシリンダ１０の右側部分へ出る。制御弁組
立体５４はマニホルド組立体５６と関連してシリンダに
取り付けられている。マニホルド組立体５６は制御弁を
介して油供給タンクへ低圧シリンダ１０からの油の出入
りを分岐させるボートを形成している。通常のポンプ（
図示せず）は、所定の圧力、即ち好適実施例では１８９
ゆ／ａｎ２（２７００ｐｓｉ　）の圧力で供給タンクか
ら制御弁を介して低圧シリンダ１０へ油を送る。マニホ
ルド５６と、弁組立体５４の弁本体とは通常のものであ
って、詳細には綾明しない“。制御弁組立体５４に関連
したスプールは本発明の一部であって、以下詳細に説明
する。

作Ｍ　ヒストン１２が右方向運動全距離に達すると、制
御弁５４が作動してシリンダ１０への油の流入方向を逆
転させ、そのため油は＆−）　５２でシリンダ１０へ入
り、ポート５０から出ていきピストン組立体１２を左方
へ運動させる。作動ピストン組立体１２は低圧シリンダ
１０内で右方、および左方へ運動するにつれて、高圧ピ
ストン１４．１６を連動させ、それによりピストン組立
体の押動方向に応じて高圧バレル１Ｂ、２０内で水を圧
縮し、加圧する。高圧ピストンの断面積は低圧ぎストン
組立体の断面積よりはるかに小さいので高圧ヒストンに
よって発生する圧力は低圧シリンダ内の作動圧力よりは
るかに大きい。高圧流体は、その高圧水の用途に応じて
２８００　ｋｌｉｌ　／Ｃｒｎ”（４Ｄ、ＯＤ　Ｏｐｓ
ｉ　）から４２　Ｄ　Ｄ　ｋｌ？　／ｃｍ”（６０，０
００ｐｓｉ　）である。

数種の形式の制御弁を使用しうるが、本発明の好適実施
例ではソレノイド作動の制御弁を使用している。リミッ
トスイッチ５８が端ブロック１９に取り付けられている
。リミットスイッチ５８からのばね負荷のシャフト６ｏ
が低圧シリンダ１゜の内側チャンバへ所定距離だけ延び
ている。低圧ピストン組立体１２がその最右方の位置に
近づくにつれて、シャフト６０は右方へ運動し電磁弁５
４に信号を送り低圧シリンダの流体の流れ方向を逆転さ
せ、低圧ピストン１２の方向を逆転させる。同一のリミ
ットスイッチ６２が端ブロック２１に関連して増圧装置
の反対側に取り付けられ、低圧ピストン組立体１２が左
方への最大移動量に近づくＫつれて作動し、電磁弁５４
に信号を送る。

次いで、制御弁５４がシリンダ１ｏへの油の流れを逆転
させピストン組立体１２の方向を逆転させる。したがっ
て、このようにして増圧装置は低圧の水を受取り水の圧
力を増加させ高圧水配管へ送る。

増圧装置の構造の詳細を第２図に明瞭に示している。ピ
ストン組立体１２は概ね環状の構造である低圧ぎストン
部分子Ｏを含み、第１と第２の密封部材７２，７４がそ
れぞれ前記低圧ピストン部分７０の外面の円周方向に形
成された溝の内側に位置し、前記ピストン部分が低圧シ
リンダ１０内を運動するにつれてピストンの外側の周り
での作動流体の流れを密封する。高圧ピストン１４が円
形のぎストンインサート７６に軸線方向に形成された孔
に圧入され、該インサート７６の方は環状の低圧ピスト
ンの内側開口へ嵌入している。前記インサート７６に形
成された肩部が該インサートを着座させるため低圧ピス
トン１０の内側開口に形成された突出部と協働して係合
する。高圧ピストン１６も第２の円形ピストンインサー
ト７８に同様に圧入され、該インサート７Ｂの方は低圧
ピストン部分７０内に装着されている。ピストンインサ
ー）７６．７８は、低圧ピストン部分に軸線方向に形成
されたスロットを通して挿入されたキー８０により低圧
ピストン部分内で適所に保持されている。キー８０はぎ
スト／インサート７６．７８に形成された協働スロット
と係合する。キー８０は低圧ピストン部分７０の内部で
ピストンインサートを適所に保持する。キー８０はピス
トン部分７０の外周面から隔置される距離だけ低圧ピス
トンへ打込まれ、ナイロン製保持部拐８２が開放したス
ロットの各々に挿入され、キーをそれぞれのスロットに
おいて保持し、低圧シリンダの内壁を傷つけないように
する。０リング８４，８６が低圧ピストン部分に形成さ
れた溝内で密封関係にありピストン１０とピストンイン
サート１６．７８の間での油の漏洩を阻止する。通路８
８がインサート７６．７８の間で形成され、低圧ピスト
ン部分７０に形成された通路９０と連通し、インサート
の後から漏れる油を逆止弁組立体９２を介して低圧シリ
ンダの内側チャンバへ排出させ、該逆止弁９２はチャン
バから通路９０への油の流入を阻止するが、通路９０か
ら低圧シリンダの内部への油の流入を許容する。

増圧装置に使用するピストン組立体を構成する上での１
つの問題は低圧ピストンあるいは高圧ビストンの往復運
動中にピストンがシリンダの壁に対してかじらないよう
低圧ピストンを相互に同心とし、かつ低圧シリンダを相
互に同心に保持することである。このように同心状に保
つことは難しいので、本明細書で図示し、かつ説明する
ぎストン組立体は、タングステン炭化物あるいはその他
の硬質材料製が好ましい高圧ピストンなまづ研磨し、ラ
ツリングして、粗加工状態のインサートへ圧入させて構
成することが好ましい。インサートは高圧ピストンが挿
入されるまでは仕上加工をせず、各インサートを関連の
ピストンと共に極めて緊密に共軸線状態になるよう機械
加ｊ工する。次に、組立てられたインサートとピストン
とは低圧ピストン中へ置かれ、キーをインサートに形成
したスロットへ低圧ピストンを介して打ち込み、ナイロ
ン保持部材を低圧ピストンの外周に隣接した溝へ挿入す
る。低圧ピストン部分の内側の孔の直径は約０．０５ミ
リ（０，００２インチ）から０．０７６ミリ（０，ＯＱ
　５インチ）だけインサートの直径より大きく低圧ピス
トン部分内部でインサートの限定された半径方向運動を
許容し、高圧シリンダと低圧シリンダとの軸線に対して
高圧ピストンの半径方向運動を吸収しゾツシ一部分の偏
心を許容するようにされている。前述した程度の空隙で
伺らかの偏心状態を許容するに十分であることが判明し
ている。

本明細書に記載の形式の高圧流体増圧装置に係る別の問
題は高圧バレル１８，２０をそれぞれの端ブロック１９
，２１に取り付ける場所の問題である。吸上げストロー
ク中に発生する高度の力と、その後の戻りストロークの
弛緩により、第１の端ゾμツク１９と第１の高圧バレル
１８の第２の端との間かつ同様に第１の高圧バレル２０
と第２の端ブロック２１０間の境界面において１機械加
工した表面の周期的な引張と収縮が発生する。増圧装置
はその中心線に対して対称形であって、増幅装置の右側
部分に関する説明は左側部分に対しても同等に通じるこ
とを想起すべきである。密封部材９４が第１の高圧バレ
ル１８と第１の端ブロック１９との接続部に挿入されて
いる。前述した周期的な引張りおよび収縮作用は高圧バ
レルと端ブロックとの間の境界面の間の空隙を変動させ
、これが長期にわたると密封部材９４をこれらの空間へ
密封部材９４を押し出し始める。過去において、前記の
高圧密封部材の押し出し作用は負荷のかかる間に発生す
る歪よりもわづかに大きい歪を予め負荷をかけて発生さ
せ、空隙が発生しえないようにして対処してきた。この
方法は良い方法であるが、例えはレンチあるいはその他
の手動工具のような機械的手段により必要な予備負荷を
手で加えることは非常に離しい。したがって、本発明は
密封媒体自体の通常の静圧圧縮により静圧リング９６を
負荷し、該リングの周りの力の軸線方向成分が吸上げス
トロークの間は周期的に運動している面に追従し、以前
に応力をかけられていた要素が弛緩することにより線面
の力により戻るよう前記リングを押圧する。密封部材９
４は高圧ピストン１４を囲む第１の環状部分と、前記第
１の部分から軸線方向に延びる第２の環状部分とを有す
る。

前記２つの部分の内径は等しいが外径の方は第２の部分
の方が大きい。前記第１の部分は高圧バレル１８と高圧
シリンダ１４０間に位置している。

密封部材９４の第２の部分はバレル１８の内部にはなく
、その断面はバレル１８のすぐ隣接した隅部が面取りさ
れている以外は概ね長方形である。

概ね長方形断面の静圧リング９６がインサート９４の密
封部材の面取りした隅部とバレル１８の端部との間に挿
入され、インサート部分の長方形の断面形状を完成する
寸法である。インサート本体部９８は密封部材９４と第
１の端ブロック本体１９との間に設けられ、低圧シリン
ダに向かって延びる端部を有する。低圧シール１００は
高圧ピストン１４を囲んで挿入され低圧シリンダチャン
バから第１の高圧バレル１８へ流れるのを阻止する。低
圧シール１００は例えばポリパックとＯリングクールの
ように適当な通常のいづれかのシールでよい。密封部材
９４の前方で別のＯリング１０２が低圧バレルに位置さ
れ、該シールを通って漏洩する高圧水を密封する。加圧
ストロークの間、第１の高圧バレル１８は第１の端プロ
ック１９から押し離され、端ブロックと高圧バレルの間
の境面な開放させようとする。加圧された密封部材９４
が押し出されうるのはこの場所である。

しかしながら、加圧ストロークの間静圧リング９６はシ
ール９４が圧力下でふくらみ静圧リングを軸線方向に押
し出すにつれて押され第１の高圧バレルの面を追従する
。第１の高圧ぎストンの戻りストローク時圧力が下ると
リング９６は第２図に示す形状に戻る。こうして、静圧
りングは第１の端ブロック１９に対する第１の高圧バレ
ル１８の運動によって発生する空隙へ密封部材９４が押
し出されないようにする。

逆止弁３０．３２．４０および４２は同一の構造であっ
て、それらが接続されている特定の配管に対して希望す
る方向に流体を流すよ５配置されている点を再度認識す
べきである。逆止弁３ｏはその中に弁孔を形成した弁本
体１０４を含む。弁本体１０４はカップリング１０６に
ねじ接続１され、該カップリングの方は変移ブロック２
２の流体出口開口１０８とねじ係合している。通路２６
と流体連通している、カップリング１０６を貫通する導
路１０５は高圧バレル１８の内側からの高圧流体をポペ
ット１１０に導く。該ポペット１１０はカップリング１
０６を貫通する通路の第１の端部に対してばね１１２に
より負荷されている。ポペット１１０はばね１１２０弾
圧力より低い圧力の流体の通過を阻止する。ばね１１２
の弾圧力を増圧装置から出ていく高圧流体が上廻ると、
ポペットは通路１０５の開口から押し離され、流体はポ
ペット１１０の溝付き縁部の周りを通路１１１へ流れ弁
本体１０４から出ていく。通路１１１は高圧配管３６と
流体連通しており、該配管はねじ付きカップリング１１
４により弁に接続されている。逆止弁３０を介して配管
３６から逆流しようとする流体はポペット１１０をばね
１１２の弾圧力の方向に押圧し、ポペットを通路１０５
を銀ぐ関係に置き、そのため高圧配管３６から高圧バレ
ル１８への流体の逆流を阻止する。前述の説明は本増圧
装置に使用される全ての逆止弁についても云える。諸逆
止弁は所望の流れ方向を得るために位置を回転させたに
すぎない。

前述したように、制御弁５４からの油の流れを低圧シリ
ンダのポー）５０．５２へ分岐させるマニホルド５６は
通常の構造のものである。制御弁５４も概ね従来の構造
である弁本体を含む。しかしながら弁スプールの形状は
本発明の一部を形成するものであり第６図と第４図とに
示す。第６図は本発明の原理に基きつくった弁スプール
１２０の側面図である。スプール１２０は基本的に円筒
形であって、その第１の端部に円周方向に形成した複数
の溝１２２と、第２の端部に円周方向に形成した同−組
の溝１２４とを有する。溝１２２と１２４とは弁本体内
でスプールな心させる作用なする。また、スプール１２
０はその第１の端部に形成した突起１２６と、第２の端
部に形成した同一の突起１２８とを有する。前記突起は
スプールが弁本体内で右方向または左方向の完全運動距
離に達するにつれてスプールの衝撃ン緩衝するものであ
る。別の組の心用溝１３０がスプールの中央部分の周り
に形成されている。円筒形スプール１２００表面には対
角方向に対向し、軸線方向に対称形の溝１３２．１３４
，１３６および１３８がそれぞれ形成されている。前記
溝は第６図と第４図とに示す特定の形状となるようボー
ルミルで形成されることが好ましい。溝１３２と１３６
との間においてスプールの表面には一連のより小さいく
ぼみ即ちスロット１４０が形成され、第２の組のスロッ
ト１４２が溝１３４と１３８の間でスプールの反対側に
形成されている。第４図はスプール１２０を展開した面
の平面図であって、判りやすくするため心用溝１３０は
図示していない。

第４図において、Ｔ、ｐ、ＢおよびＡの文字の側方の線
はスプール１２０に関連して使用される弁本体に形成し
ているポートの境界を−示す。文字茨示のない線の間の
部分は弁本体に形成されるランドを示す。ｐは作動流体
源からの作動圧力が弁本体へ入る圧力ポートを示し、文
字ＡとＢとは一作動流体を低圧シリンダの内部へ送り込
むための低圧シリンダ１０に設けられたポート５２．５
０にそれぞれ連るＡ、Ｂポートを示し、文字Ｔで指示す
るボートは流体を作動流体供給タンクへ導くタンクのホ
ートラ指示する。第４図は弁本体内で中央位置にある弁
スグール乞示し、第５図のグラフでＯｐでマークした線
に対応する。弁スプールと弁本体とは典型的な場合、ス
プールの左方向へ完全に移動した際圧力ボートからの流
体の完全な流れがＢボートに導かれ、Ａ＄−）がタンク
ボートに接続されるような形状とされている。例えば、
この状態において、流体はボート５０へ流れ、第１図に
示すように、シリンダ１２を右方へ押し出す。

シリンダ１０の右側のポート３２から出てくる作＃流体
はボー）ＡＹ介してタンクに戻る。同様に、スプール１
２０が完全に左方へ移動すると、圧力ボートはＡボート
に接続され、Ｂポートはタンクに接続され、そのためポ
ンプはポート５２へ加圧された作動流体を供給してピス
トン組立体１２を左方へ運＃させ、流体は制御弁のＢポ
ートを通って、ボート５０を介してシリンダ１０の内側
からタンクへ戻る。増圧装置に係る共通の問題は低圧ピ
ストンの運動方向が逆転するときに発生する。

加圧ストロークの終りにおいて高圧シリンダ内の水が圧
縮されるため、低圧ぎストンの加圧された側からの圧力
が全て階段関数として除去され、低圧ピストンのそれま
で加圧されていなかった側が対応する階段関数として加
圧されることによって、流れ方向を急激に転換させ、そ
のため高圧／々レルの端部における圧縮された水が緩み
高圧シリンダで衝撃を随伴させる。この急減な圧力の弛
緩とその結果の衝撃とが増圧装置の部材に高度の応力を
加え、摩耗速度を速める。前記＃撃な緩衝するためには
低圧シリンダ１０への作動流体の流量を制御することに
より流れ方向の変化を清めもかにすることが望ましい。

スロット１４０と１４２とはボー）ＡとＢ、圧力ボート
およびタンクとの間の中間の流れｔ提供し、制御された
流れをシリンダ１０に供給するよう計葬した中間的に規
制されたオリフィスを提供する。制′＠１弁を介してタ
ンクから低圧シリンダへ作＃訛体を供給するポンプは定
圧定量ポンプが好ましく、理想的にはポンプが低圧ピス
トンの運動方向の変化を例ら検出暑しなくてもよいこと
注意すべきである。ポンプは一定圧で流体の定量吐出を
続けるべきであって、流量の何らかの変化は制御弁スツ
ールの位置によって調整されるべきである。実除に、第
５図は制御弁のボートを介してのシリンダ１０へ９油の
流れ特性を示す。第５図から、本発明による制御弁スプ
ールが完全に左方に移動すると、低圧シリンダへの油の
流量は最大であることが判る。このとき、低圧ピストン
の速度も最大であって、ピストンが作動ストロークの間
に右方または左方のいづれかへ運動していることｔ意味
する。ピストン１２がそのストローク端に到達する前の
ある点において、ピストンはリミットスイッチ５８を踏
み越え、リミットスイッチの方はパイロットスプールを
右方へ運動させ、最終的には低圧ピストン１２の運動方
向を変える。スプールが右方へ運動するにつれて、スロ
ツ）１４２Ｙ介してＡボートとそれぞれのタンクポート
との間で通路が開放され、Ａポートからの油なタンクへ
流出させ、そのためＡボートを介する低圧シリンダへの
油の流量な減少させる。〔圧力ボートとＡポートとの間
で制御弁により流体通路が規制されるので、Ａポートを
介する低圧シリンダへの油のυ流量は減少する〕、第５
図で実線１５０で示すように、スツールは右方へ運動し
続けるにつれて、Ａボートからタンクへの通路が大きく
なり、Ａボートを介して低圧シリンダへの油の流量が減
少する。流量の減少は、スツールが中央位置から所定の
距離範囲内にあるときピストンを零速度まで均一に減速
するようプログラム化されている。同時に、スロット１
４０と１４２とによって、タンクボートに対して、幅の
広がるオリフィスを提供し、スロットを介してタンクへ
流れる油の流量が直線的に、かつ低圧シリンダへの流量
の減少に関連し℃連続的に増加できるようにする。市１
＠弁のスフ０−ルのスロット１４０．１４２乞介するポ
ンプからタンクへの油の分岐流は第５図で線１５２によ
り示す。低圧シリンダへの油の流れと分岐流とを合せる
と、ポンプからタンクへの油の合計流量は一定であって
、ポンプの鰻大吐出量であることｔ示している。第５図
においてＯｐで指示するスツールの中央位置においては
、ＡボートとＢボートとの間には実際に連がりができ、
ＡポートとＢポートの双方に圧力があり、したがって、
低圧ピストン１２の双方の側に圧力がある間は低圧シリ
ンダに油は何ら出入すせず、全ての油はスロッ）１４０
，１４２を介してタンクへ流れる。スプールが右方へ運
動し続けるにつれて、所定の運動距離まではシリンダへ
の油の槻れが零に保たれ、そのとぎシリンダへの流れが
直線的に再び増加し始め、またスロットを介してタンク
への流量も直線的に減少し、スプールがその右方一杯の
位置に達すると、低圧シリンダへは最大量の油が流れ、
スロッ）Ｙ介してタンクへの油の戻り流れは零となる。

低圧ピストン１２の運動は低圧シリンダ１ｏへの油の出
入Ｍｅｌｔによって決定されるので、ピストンの速度も
想１５０によって表わされる。ピストンの速度はＡポー
トおよびＢボートから低圧シリンダへの油の流量に退隠
するので、スツールがその最右方あるいは最左方の位置
にあるときピストンの速度は最大であって、スプールの
中央位置ではピストンの速度が零になることを除いてス
プールの運動中（ｉ直線的に変化し、かつ低圧シリンダ
への油の流量が零であるスツールの中央位置のいづれか
の側では所定の増分量で変化することが判る。さらに。

スツールの中央位置では低圧シリンダへ油は伺ら泥れな
いものの、ＡポートとＢボートとの間でのスロットの運
がり作用のためピストンの両側には流体圧があること乞
注意すべぎである。したがって、低圧ピストンでの以前
は加圧されていなかった側に対する流体圧は属圧装置圧
まで増加し、低圧ピストンの加圧されていた側は制御さ
れた状態で苓圧力即ちタンク圧力まで減少し、運動方向
転換により生じる慟撃を緩衝させる。全体工程の間、低
圧シリンダへ作動流体を供給するポンプはスプールの方
向変化あるいは油圧シリンダ１０における圧力変化乞検
出することができず、全体の作動ならびに制御弁スプー
ルおよび作動ピストン１２の方向変化の間も連続して最
大流量および作動圧力で単に作動するのみである。スロ
ット１４０゜１４２および溝１３２，１３４，１３６お
よび１３８の寸法は所定装置の流量と作動圧力とに基い
て決定される。４２００　ｋｌｌ／ａｍ”　（６０，０
００ｐｓｉ　）の圧力で毎分４．５５　’）ットル（１
ガロン）の流量ン出すよう設計した増圧装置において本
発明を採用した装置の場合、低圧シリンダ内の流体の作
動圧力は１８９　ｋｇ／ｃｍ２（２，７００ｐｓｉ　）
が適度であることが判明した。ポンプかもの流体の流量
は毎分５９４．０５リツトル（８６，６ガロン）である
。

そのような装置において、作動ピストンに対スル油の流
れが零であるのは、制御弁のスプールが中央位置の場合
と、パイロットスプールの右方から左方への全体運動量
が１２．１９セン−ｙ−（０，４８インチ）で中央位置
からいずれかの側２．０６センチ（０，０８インチ）の
位置範囲にわたる場合である。

前述した装置においては作動ピストンの最大速度は毎秒
１４７．５２センチ（５，８インチ）である。

前記の値は例示であって、本発明の範囲を限定する意図
のものではない。その他の用途に対しては、作動流体の
圧力と流量と低圧ピストンの速度とは相違するであろう
し、特定＝ｔｔの諸要件によって決定される。しかしな
がら、第５図に示す中央位置での停止を含む直線的な流
量制御は本発明に基きつくったいづれのスプールにおい
ても得られるように本発明では企図している。＃１５０
と１５２の傾斜は異なるとしても流量変化は直謙的に示
しており、分岐スロットと諸ポートを通る流量の総和は
定量ポンプの最大吐出量と等しい。

要約すれば５本明細番は対向する高圧ピストンに作動接
続された複動ピストンを含む流体圧増圧装置ｔを説明し
ている。高圧ピストンは高圧シリンダ内で往復運動可能
で高圧シリンダ内の流体を圧縮し、それを高圧でシリン
ダから排出する。作動ピストンの運動は作動ピストンを
内蔵した作動シリンダのチャンバへ作動流体を交互に導
く制御弁により制御される。制御弁は作動流体諒と作動
シリンダとに連逼する弁本体のボートを開閉するよう該
弁本体内で運動するスツールを含む。スプールは作動ピ
ストンのストロークの各終点での該ピストンの運動方向
を滑かに変換するよう作動シリンダへの作ｄＪＪ流体の
υ化量な制御する形状とされている。作動ピストンの運
動方向乞制御することにより、本発明による増圧装置は
従来技術にょる増圧装置よりも高圧シリンダ内での衝撃
が少なくなる。制御弁のスプールは油圧系統におけるポ
ンプからの作動流体の定量、定圧を保つが、スプールが
２つの制御位置の間ン運動している間ポンプからの流量
のある量ｔタンクへ戻すよう分岐させる形状とされてい
る。特定のスフ０一層形状について説明し、かつ図示し
てきたが、当該技術の専門尿には、本発明によるスプー
ルの流れ特性を提供するのにその他の形状も使用しうろ
ことが理解される。さらに、本発明の原理に基いて実施
した増圧装置の好適実施例を説明、かつ図示してきたが
、本発明の範囲内で増圧装置の部分にある種の変更を加
えてもよい。したがって、本発明は特許請求の範囲によ
り規定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本＠明の原理に基き実施した流体圧増圧装置の
一実施例の部分的に断面の側面図、第２図は第１図に示
す流体増圧装置の一部の増反した断側面図、 第６図は第１図に示す増圧装置に使用する、本発明の原
理に基いて実施した制御弁スプールの一実施例の側面図
、 第４図は第６図に示す弁スプールを展開した面の平面図
、および第５図は第６図に示すスプールを含む制御弁の
油の流れ特性と低圧ピストンの運動特性を示すグラフで
ある。 図において、 １０・・・・・・・・・低圧シリンダ１２・・・・・・
・・・低圧ピストン１４．１６・・・・・・・・・高圧
ピストン１Ｂ、２０・・・・・・・・・高圧バレル１９
．２１・・・・・・・・・端ナロツク２２．３Ｂ・・・
・・・・・・変移ブロック２４・・・・・・・・・通路
　２６・・・・・・・・・高圧通路２８・・・・・・・
・・低圧通路　２９・・・・・・・・・低圧ポート３０
．３２・・・・・・・・・逆止弁３４・・・・・・・・
・低圧水配管３６・・・・・・・・・高圧水配管　４０
．４２・・・・・・・・・逆止弁５０・・・・・・・・
・入口ポート　５２・・・・・・・・・出口ポート５４
・・・・・・・・・制御弁　５６・・・・・・・・・マ
ニホルド５８．６２・・・・・・・・・リミットスイッ
チ７６．７Ｂ・・団・・・・ヒストンインサート８０・
・・・・・・・・キー　９２・・・・・・・・・逆止弁
９４・・・・・・・・・密封部材　９６・旧・す・・静
圧リング９８・・・・・・・−・インサート本体部１０
０・・・・・・・・・圧力シール１０４・・・・旧・・
弁本体１１０・・・・・・・・・ポペット　１２０・・
・・・・・・・弁スプール１２２．１２４・・・・・・
・・・溝 １３０．１３２．１３４．１３６．１３８・・・・・・
・・・溝 １４０．１４２・・・川・・・スロット代理人　浅　村
　皓 第４図 第５目 一一一一一一−ス−７−ルめＡｓ＊る。ｆンイク゛らダ
ンク＾の浪４ｆｒｔｒ＋ハ゛イハ創う順才し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　低圧シリンダと； 前記低圧シリンダに装着され、前記低圧シリンダを第１
   と第２の低圧チャンバに分割する低圧ピストンと； 前記低圧シリンダに関連した高圧シリンダと；前記高圧
   シリンダに装着され、前記低圧ピストンと駆動関係で接
   続された高圧ピストン装置と；所定圧での低圧流体源と
   ； 前記低圧シリンダからの低圧流体の戻りの流れを受取る
   タンクと； 前記低圧シリンダに作動接続され、前記低圧流体源から
   の低圧流体の流れを前記第１と第２の低圧チャンバへ交
   互に導き前記低圧シリンダ内で前記低圧ピストンを往復
   運動させる制御弁であって、弁本体を含み、前記弁本体
   は前記低圧流体源と流体連通した圧力ポートと、前記タ
   ンクと流体連通する少なくとも１個のタンクポートと、
   前記第１の低圧チャンバと流体連通する第１の作動ポー
   トと、前記第２の低圧チャンバと流体連通ずる゛第２の
   作動ポートとを含む制御弁と； 低圧流体の流れを前記第１の低圧チャンバへ導く第１の
   位置と、低圧流体を前記第２の低圧チャンバへ導く第２
   の位置との間で運動するよう前記弁本体に装着され、前
   記第１あるいは第２の位置にあるとき、および前記第１
   と第２の位置との間の全ての中間位置にあるとき前記低
   圧流体源からの低圧流体の概ね一定量の流れを一定圧力
   に保持するよう構成かつ配置されている弁スプールとを
   含むことを特徴とする高圧流体の流れを提供する流体圧
   増圧装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
   記弁スプールがその表面に形成された一連のスロットを
   含み、前記スロットは前記弁スプールが第１と第２の位
   置の中間にあるとき前記低圧流体源から所定量の低圧流
   体を前記タンクに分岐させ前記低圧流体源からの低圧流
   体を定量定圧に保つよう作動可能であることを特徴とす
   る流体圧増圧装置。 （３）特許請求の範囲第２項に記載の装置において、前
   記弁スプールのスロットが、前記弁本体内での弁スプー
   ルの中央位置では前記低圧シリンダへ出入りする低圧流
   体の流量が零であり、前記低圧流体源からの低圧流体の
   全体流電は前記弁スプールの表面に形成された前記スロ
   ツ）Ｋより流れるよう構成かつ配置されていることを特
   徴とする流体圧増圧装置。 （４）特許請求の範囲第５項に記載の装置において、前
   記弁スプールの表面に設けたスロットは、前記弁スプー
   ルがその第１の位置から低圧シリンダへの流体の流れが
   零となる中間位置へ運動するにつれて、低圧流体源から
   低圧シリンダへの流体の流量は直線的に減少し、前記ス
   ロットを介して前記タンクへの流体の供給源からの流量
   は対応して直線的に増加することによって、前記弁スプ
   ールの運動のどの点においても低圧シリンダへの流量と
   、分岐流量との和は一定であるように構成されかつ配置
   されていることを特徴とする流体圧増圧装置。 （５）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
   記低圧シリンダの前記第１のチャンバに関連した第１の
   リミットスイッチ装置と、前記低圧シリンダの第２のチ
   ャンバに関連した第２のリミットスイッチとをさらに含
   み、前記第１と第２のリミットスイッチは前記低圧シリ
   ンダ内での前記低圧ピストンの運動を検出し、かつ前記
   制御弁と作動接続されて前記第１と第２の位置の間で前
   記制御弁スプールを運動させることを特徴とする流体圧
   増圧装置。 （６）特許請求の範囲第５項に記載の装置において、前
   記制御弁がソレノイｒ作動弁であることを特徴とする流
   体圧増圧装置。 （力　特許請求の範囲第４項に記載の装置において。 前記制御弁スプールが第１の端部に隣接して前記スプー
   ルの外面に形成された複数の円周方向の溝と、第２の端
   部に隣接して前記スプールの表面に形成された複数の円
   周方向の溝とを含み、前記溝は前記制御本体内で前記流
   体と協働して前記スプールを前記制御弁本体の内部で半
   径方向に心させることを特徴とする流体圧増圧装置。 （８）作動シリンダと； 前記作動シリンダに取り付けられ前記作動シリンダを第
   １と第２の作動チャンバに分割し、前記第１と第２の作
   動チャンバへ交互に導かれる加圧された作動流体に応答
   して往復運動する作動ピストンと： 前記作動シリンダの第１の端部に弁軸線関係で固定され
   、低圧水の入口装置と高圧水の出口装置とを含む第１の
   高圧シリンダと； 前記第１の高圧シリンダ内に装着され、前記作動ピスト
   ンと作動接続しており、環状部分と、該環状部分の内側
   開口内に取り付けられ、その中に孔を形成した環状の第
   １のインサート部分を含む前記作動ピストンの往復運動
   と関連した往復運動軌道に沿って運動し、前記第１のイ
   ンサート部分と前記環状部分の軸線と共軸関係で前記孔
   へ圧入された第１の高圧ピストンと： 前記環状のピストン部分内に形成された半径方向のスロ
   ットへ挿入され、前記インサート部分に形成された半径
   方向スｐットヘ延びることにより前記インサート部分を
   前記環状のピストン部分へｉツクする少なくとも１個の
   キーとを含むことを特徴とする高圧流体の流れをつくる
   流体圧増圧装置。 （９）特許請求の範囲第８項に記載の装置において、前
   記第１の高圧シリンダが前記低圧シリンダと概ね共軸関
   係で取り付けられ、前記作動ピストンの前記第１のイン
   サー、ト部分が前記環状のピストン部分忙対して限定さ
   れた半径運動が可能であって、そのため前記第１の高圧
   ピストンを前記第１の高圧シリンダ内で整合させ前記第
   １の高圧シリンダ内での前記第１の高圧ピストンのかじ
   りを排除するに十分な量だけ前記作動ピストンの前記第
   １のインサート部分の外径が前記環状のピストン部分の
   内径より小さいことを特徴とする流体圧増圧装置。 （１０）　特許請求の範囲第９項に記載の装置において
   、前記低圧シリンダの第２の端部に共軸関係で取り付け
   られた第２の高圧シリンダと； 前記第２の高圧シリンダ内で往復運動するよう取り付け
   られた第２の高圧ピストンであって、前記第１と第２の
   高圧ピストンが前記第１と第２の円形のインサートと前
   記環状のピストン部分とに対して概ね共軸関係となるよ
   う前記第２の環状のピストン部分内に取り付けられた第
   ２の円形インサート部分に共軸関係に形成された円形の
   孔へ圧入された第２の高圧ピストンとをさらに含むこと
   を特徴とする流体圧増圧装置。 α１１ｔＰｊ許請求の範囲第１０項に記載の装置におい
   て、 前記第１０作動チャンバと、前記第１と第２の円形イン
   サート部分の間の空間とに対して流体連通関係で前記環
   状のピストン部分に形成され前記空間からの加圧された
   流体を排出する圧力逃し通路と： 前記圧力逃し通路に取り付けられ前記第１の作動チャン
   バから前記空間への流体の流れを阻止し前記空間から前
   記作動チャンバへ流体を流すよう作動可能な逆止弁とを
   さらに含むことを特徴とする流体圧増圧装置。 ０２、特許請求の範囲第８項に記載の装置において、前
   記低圧シリンダと第１の高圧シリンダとに関連する動圧
   密封装置であって、前記第１の高圧シリンダと前記第１
   の高圧ピストンとの間において前記第１の高圧ピストン
   を囲む第１の環状部分と、前記第１の環状部分と一体で
   あって内径は前記第１の環状部分と等しいが外径は前記
   第１の環状部分より大きく、前記第１の高圧シリンダの
   第１端部と当接する肩部な形成する第２の環状部分とを
   含み、前記第２の環状部分の縁部が前記第１の高圧シリ
   ンダの華１の端部と当接する個所で面取りされている動
   圧密封装置と： 前記密封装置の前記第２の環状部分を囲む前記第１の高
   圧シリンダの前記第１の端部と当接し、前記第１の高圧
   シリンダの第１の端部と前記低圧シリンダの前記第１の
   端部との中間に位置するイ、ンサート組立体と； 前記密封装置の面取りした縁部と前記第１０高圧シリン
   ダの前記第１の端部との中間に位置し、断面が概ね三角
   形であって、前記第１の高圧シリンダと前記低圧シリン
   ダとの相対運動により形成される空隙へ入り、かつ前記
   空隙が閉鎖するとその原位置へ戻るよう構成かつ配置さ
   れた静圧リングとをさらに含むことを特徴と子る流体圧
   増圧装置。 （１３１特許請求の範囲第８項に記載の装置において。 前記低圧水入口と関連した第１の逆止弁と、前記高圧水
   出口に関連した第２の逆止弁とをさらに含むことを特徴
   とする流体圧増圧装置。 （１４１特許請求の範囲第１！Ｉ項に記載の装置におい
   て、前記高圧シリンダの第２の端部にねじで固定された
   変移ブロック組立体を含み、前記変移ブロックは低圧通
   路と高圧通路を形成しており、前記高圧通路および低圧
   通路の第１の端部は前記高圧シリンダの内部へ開放した
   共通通路と流体連通しており、前記共通通路、高圧通路
   および低圧通路は低圧水入口と高圧水出口との双方を形
   成しており、前記第１の逆止弁が前記低圧通路と、前記
   第２の逆止弁が前記高圧通路と流体連通していることを
   特徴とする流体圧増圧装置。 ａ９　特許請求の範囲第１４項に記載の装置において、
   前記低圧通路と高圧通路とは相互に対して概ね直角とな
   るよう配置されていることを特徴とする流体圧増圧装置
   。