SE539962C2 - Tryckbegränsande anordning för inneslutna utrymmen såsom hydrauliska säkerhetskopplingar - Google Patents

Abstract

En anordning för trycksättning av fluid i ett inneslutet utrymme (2), innefattande ett pumpanslutningssäte (3) anordnat i fluidförbindelse med det inneslutna utrymmet och anpassat att motta fluid från en fluidpump; en enkelriktad backventil (4) anordnad mellan pumpanslutningssätet och det inneslutna utrymmet och konfigurerad att medge strömning av fluid från pumpanslutningssätet till det inneslutna utrymmet; och en tryckbegränsningsventil (5) anordnad i fluidförbindelse med pumpanslutningssätet och konfigurerad att öppna vid ett förutbestämt tryck, varvid backventilen omedelbart stänger för att innesluta fluiden i det inneslutna utrymmet vid det förutbestämda trycket.

Description

TRYCKBEGRÄNSANDE ANORDNING FÖR INNESLUTNA UTRYMMENSÅSOM HYDRAULISKA SÄKERHETSKOPPLINGAR Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig till en anordning för trycksättning av fluid iinneslutna utrymmen. I en andra aspekt hänför sig föreliggande uppfinning till enapparatur innefattande ett inneslutet utrymme anpassat att motta en trycksatt fluidoch en sådan trycksättningsanordning. I en tredje aspekt hänför sig föreliggandeuppfinning till ett förfarande för trycksättning av fluid i ett inneslutet utrymme.

Teknisk bakgrund Det finns idag ett antal industriella applikationer som vilar på att innesluta enfluid under tryck i ett inneslutet utrymme. Ett exempel på sådana industriella appli-kationer inkluderar hydrauliska säkerhetskopplingar för vridmomentöverförandeaxlar, t.ex. DE 40 28 158 och WO 2013/002722, häri inkorporerade genom refe-rens. Grundprincipen för användning för sådana säkerhetskopplingar är att arran-gera två kopplingsdelar koaxialt med avseende på varandra och med en expan-derbar kammare i form av en runtomgående spalt anordnad i en av kopplingsde-larna. Spalten fylls därefter med en fluid såsom olja under tryck och innesluts såatt kopplingsdelen expanderar för att skapa en friktionskoppling med den andrakopplingsdelen. Fluidtrycket i spalten upprätthålls för att säkerställa vridmoment-överföring mellan axlarna.

När vridmomentet överskrider ett tröskelvärde släpps dock fluidtrycket i spal-ten med hjälp av en säkerhetsmekanism för att frikoppla friktionskopplingen mellankopplingsdelarna. Detta sker för att skydda den vridmomentöverförande axeln frånskada när vridmomentet ökar utöver det förutbestämda arbetsområdet. Såsomkan förstås är säkerställande av att korrekt fluidtryck uppnås avgörande för att för-hindra funktionsstörning hos säkerhetskopplingen som annars kan orsaka allvarligskada på de vridmomentöverförande axlarna.

Vanligtvis används manuella eller tryckluftspumpar för att pumpa fluiden in ispalten. Båda dessa typer av pumpar ger en pulserande fluidström in i spalten.Fluiden pumpas in i spalten tills det önskade trycket uppnås, varefter pumpningenstoppas och ventilen som styr åtkomst till spalten stängs manuellt. Ehuru specifikarekommenderade värden för det inneslutna fluidtrycket finns tillhandahållna, har 2 det konstaterats att operatörer ofta överskrider dessa rekommenderade värdennär spalten fylls pä.

För att undvika att det rekommenderade fluidtrycket överskrids kan en tryck-avlastningsventil vara tillhandahällen som öppnar när fluidtrycket i spalten över-skrider det inställda trycket hos ventilen. Det önskade fluidtrycket i det inneslutnautrymmet kan sålunda kontrolleras med avlastningsventilen när spalten fylls pä.En nackdel med sädana tryckavlastningsventiler är att fastän öppningstrycket ärmycket precist, är slut- eller ätersättningstrycket, dvs. trycket när tryckavlastnings-ventilen änyo stänger efter öppning, mycket svärt att kontrollera. Som ett resultatkan det slutliga inneslutna fluidtrycket variera avsevärt mellan den tidpunkt dätryckavlastningsventilen öppnar och den tidpunkt dä avlastningsventilen äterstänger. Sådan osäkerhet och brist pä kontroll av fluidtrycket är mycket oönskat iapplikationer där hög precision och noggrannhet krävs.

Följaktligen finns ett behov av att utveckla förbättrade anordningar och förfa-randen för att säkerställa att korrekt fluidtryck uppnäs vid trycksättning av inne-slutna utrymmen, sä som t.ex. expanderbara kamrar i vridmomentbegränsande säkerhetskopplingar.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahälla förbättrade anord-ningar och förfaranden för att säkerställa att korrekt fluidtryck uppnäs vid trycksätt-ning av inneslutna utrymmen.

Detta uppnäs genom en anordning för trycksättning av fluid i ett inneslutet ut-rymme enligt patentkrav 1, innefattande ett pumpanslutningssäte anordnat i fluid-förbindelse med det inneslutna utrymmet och anpassat att motta fluid frän enfluidpump; en enkelriktad backventil anordnad mellan pumpanslutningssätet ochdet inneslutna utrymmet och konfigurerad att medge strömning av fluid frän pump-anslutningssätet till det inneslutna utrymmet; och en tryckbegränsningsventil an-ordnad i fluidförbindelse med pumpanslutningssätet och konfigurerad att öppna vidett förutbestämt tryck, varvid backventilen omedelbart stänger för att innesluta flui-den i det inneslutna utrymmet vid det förutbestämda trycket.

Genom att tillhandahälla en backventil i kombination med en tryckbegräns-ningsventil, där backventilen är anordnad mellan det inneslutna utrymmet ochpumpanslutningssätet, är det möjligt att kontrollera fluidtrycket hos den i det inne- 3 slutna utrymmet inneslutna fluiden med förbättrad noggrannhet. Närfluid pumpasin till det inneslutna utrymmet igenom backventilen, förblir tryckbegränsningsventi-len stängd, vilket medger uppbyggnad av fluidtryck. Eftersom tryckbegränsnings-ventilen även är anordnad i fluidförbindelse med pumpanslutningssätet, ärfluid-trycket som byggs upp i det inneslutna utrymmet väsentligen lika med det trycksom appliceras på tryckbegränsningsventilen_ Tryckbegränsningsventilen är konfi-gurerad att öppna vid ett förutbestämt tryck. När fluidtrycket når detta förutbe-stämda tryck, öppnar tryckbegränsningsventilen och tappar fluid från pumpanslut-ningssätet. Samtidigt minskas nu trycket som appliceras på backventilen beroendepå avtappningen av fluiden igenom tryckbegränsningsventilen_ Följaktligen stängerbackventilen omedelbart för att innesluta den trycksatta fluiden i det inneslutna ut-rymmet vid ett fluidtryck som är väsentligen lika med det förutbestämda trycket.

I en föredragen utföringsform är anordningen anpassad att vara avtagbartmonterad pä en apparatur som innehåller det inneslutna utrymmet. Genom att till-handahålla en avtagbar fastsättning av trycksättningsanordningen på apparaturen,kan alla slags industriella applikationer innefattande inneslutna utrymmen som skatrycksättas eftermodifieras för att förbättra kontroll och noggrannhet av fluidfyll-ningsprocessen.

I en alternativ utföringsform är pumpanslutningssätet, backventilen och tryck-begränsningsventilen anordnade i och bildar en del av en apparatur som innehål-ler det inneslutna utrymmet. Genom att integrerat utforma trycksättningsanord-ningen med apparaturen som innehåller det inneslutna utrymmet är det möjligt attanpassa anordningen till den specifika industriella applikationen som säkerställerkompakt design som inte påtagligt sticker ut från apparaturens yttre yta.

I en ytterligare föredragen utföringsform är tryckbegränsningsventilen anslu-ten till backventilen och konfigurerad att sända en stängningssignal till backventi-len när tryckbegränsningsventilen öppnas. Sändandet av stängningssignalen sä-kerställer att backventilen omedelbart stänger vid öppning av tryckbegränsnings-ventilen för att ytterligare förbättra noggrannheten hos trycksättningsanordningen_ I en ytterligare föredragen utföringsform innefattar tryckbegränsningsventilenett hölje och en spiralfjäder monterad på en justerskruv för att justera det förutbe-stämda trycket. Genom att tillhandahålla medel för att justera det förutbestämdatrycket kan anordningen anpassas till den specifika industriella applikationen påplats. 4 I en fördelaktig utföringsform innefattar pumpanslutningssätet fastsättnings-medel för att avtagbart fästa ett munstycke hos fluidpumpen däri. Därmed kanfluidpumpsmunstycket säkert hållas på plats i pumpanslutningssätet under fyll-ningsprocessen. Pumpanslutningssätet kan vara en urtagning eller ett spår ma-skinbearbetat i apparaturen och anpassat att motta fluid från fluidpumpsmunstyck-et.

I en andra aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls en apparatur inne-fattande ett inneslutet utrymme som ska fyllas med en trycksatt fluid och en tryck-sättningsanordning enligt den första aspekten av föreliggande uppfinning.

I en föredragen utföringsform är apparaturen en vridmomentbegränsandesäkerhetskoppling innefattande en runtomgående expanderbar kammare anpas-sad att motta en trycksatt fluid och en fluidtrycksättningsanordning enligt denförsta aspekten av föreliggande uppfinning, där den expanderbara kammaren ut-gör det inneslutna utrymmet. Företrädesvis motsvarar det förutbestämda trycketett förutbestämt vridmomenttröskelvärde vid vilket en säkerhetsmekanism för attevakuera den expanderbara kammaren aktiveras för att frikoppla säkerhetskopp-lingen. Eftersom säkerhetskopplingar är mycket beroende av noggrannheten hosfluidtrycket underlättar den förbättrade kontrollen och noggrannheten tillhandahål-len av trycksättningsanordningen fyllning av den runtomgående spalten hos denexpanderbara kammaren.

I en tredje aspekt hänför sig föreliggande uppfinning till ett förfarande förtrycksättning av fluid i ett inneslutet utrymme innefattande stegen: att tillhandahållaett pumpanslutningssäte anordnat i fluidförbindelse med det inneslutna utrymmetoch anpassat att motta fluid från en fluidpump; att tillhandahålla en enkelriktadbackventil anordnad mellan pumpanslutningssätet och det inneslutna utrymmetoch konfigurerad att medge strömning av fluid från pumpanslutningssätet till detinneslutna utrymmet; att tillhandahålla en tryckbegränsningsventil anordnad i fluid-förbindelse med pumpanslutningssätet och konfigurerad att öppna vid ett förutbe-stämt tryck; och att fylla det inneslutna utrymmet med fluid från fluidpumpen tillsdet förutbestämda trycket uppnås för att öppna tryckbegränsningsanordningen,varvid backventilen omedelbart stänger för att innesluta fluiden i det inneslutna ut-rymmet vid det förutbestämda trycket.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en tvärsnittsvy av en trycksättningsanordning enligt föreliggandeuppfinning; och Fig. 2 visar i en schematisk vy en tryckbegränsningsventil som används i fö- religgande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Nedan kommer trycksättningsanordningen att beskrivas närmare, varvidhänvisning görs till figurerna. Dock ska uppfinningen inte anses begränsad till denutföringsform eller de utföringsformer som visas i figurerna och beskrivs nedan,utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

I Fig. 1 visas en tvärsnittsvy av trycksättningsanordningen enligt föreliggandeuppfinning. Här visas trycksättningsanordningen integrerat utformad med en sä-kerhetskoppling 1 för vridmomentöverförande axlar såsom förklarats ovan. I en al-ternativ utföringsform kan trycksättningsanordningen tillhandahållas såsom en fri-stående apparatur anpassad att avtagbart fästas vid säkerhetskopplingen 1. Sä-kerhetskopplingen 1 innefattar en expanderbar kammare iform av en runtomgå-ende spalt 2 anpassad att fyllas med en fluid såsom hydraulolja. Den runtomgå-ende spalten 2 utgör ett inneslutet utrymme i enlighet med föreliggande uppfinningoch denna term kommer att användas med hänvisning till ritningarna. Dock skadet förstås att ett inneslutet utrymme innefattar andra alternativ än en runtomgå-ende spalt 2 och ska därför inte tolkas såsom begränsad till den senare. När spal-ten 2 fylls expanderar den expanderbara kammaren för att tillhandahålla en frikt-ionskoppling med en koaxial andra kopplingsdel (ej visad). Säkerhetskopplingen 1innefattar åtminstone en ventil såsom en del av en säkerhetsmekanism för attevakuera spalten 2 och frikoppla friktionskopplingen om ett vridmomenttröskel-värde överskrids.

Trycksättningsanordningen innefattar ett pumpanslutningssäte 3, vilket äranordnat i fluidförbindelse med den runtomgående spalten 2 hos säkerhetskopp-lingen 1. När det gäller den integrerat utformade trycksättningsanordningen kanpumpanslutningssätet 3 maskinbearbetas i den yttre ytan av säkerhetskopplingen1 så att det inte sticker ut därifrån. På detta vis åstadkoms ett kompakt arrange-mang av trycksättningsanordningen med säkerhetskopplingen 1, vilket inte hindrar 6 rotationsrörelsen för säkerhetskopplingen 1 när de vridmomentöverförande axlar-na roterar.

Mellan pumpanslutningssätet 3 och spalten 2 är en enkelriktad backventil 4anordnad och konfigurerad så att fluidström medges i en riktning från pumpanslut-ningssätet 3 till spalten 2 och blockeras i den motsatta riktningen. Normalt krävsett visst tryck för att öppna backventilen 4 och medge fluid att passera därigenom.Så snart som det tryck som appliceras på backventilen 4 minskar under det in-ställda trycket stänger backventilen 4. Även då fluidtrycket nedströms backventilen4 är högre än fluidtrycket uppströms backventilen 4 kommer backventilen 4 attstängas automatiskt. Backventiler är kända för fackmannen och kommer inte attförklaras i ytterligare detalj här.

Förutom backventilen 4 finns en tryckbegränsningsventil 5, även känd såsomen tryckavlastningsventil, anordnad med ett inlopp i fluidförbindelse med pumpan-slutningssätet 3. Tryckbegränsningsventilen 5 är konfigurerad att öppna vid ettförutbestämt inställt tryck. I Fig. 2 visas en schematisk tvärsnittsvy av en bely-sande tryckbegränsningsventil 5 att användas i trycksättningsanordningen enligtföreliggande uppfinning. Tryckbegränsningsventilen 5 innefattar ett ventilhus 8som innesluter en fjäder 9 som hålls på plats av fjäderhållare 10. Fjädern 9 bär påen kula 11 för att stänga öppningen hos ett ventilsäte 12 vid vilket ventilhuset 8 ärfäst. Vid användning kommer kraften hos fjädern 9 att hålla kulan 11 pressad motventilsätet 12 så att tryckbegränsningsventilen 5 förblir stängd. När trycket som ut-övas på kulan 11 av fluiden som kommer in i ventilsätet 12 övervinner fjäderkraf-ten kommer fluid att passera igenom ventilsätet 12 till ett utlopp (ej visat) hostryckbegränsningsventilen 5. Tryckbegränsningsventilens 5 utlopp tappas mot ut-sidan av säkerhetskopplingen 1. Fjäderkraften, och sålunda det förutbestämda in-ställda trycket, kan justeras medelst en justerskruv 13 och ett lämpligt antal di-stansbrickor 14.

För att fylla spalten 2 hos säkerhetskopplingen 1 med fluid fästs vid pumpan-slutningssätet 3 ett munstycke på en lämplig pump, så som en manuell eller tryck-luftspump. Pumpanslutningssätet 3 har fastsättningsmedel så som en snäppfäst-anslutning för att hålla munstycket på plats under pumpningsprocessen. När fluidpumpas kommer backventilen 4 att öppna för att möjliggöra passage av fluid in ispalten 2. Samtidigt förblir tryckbegränsningsventilen 5 stängd. Det fluidtryck somröns vid inloppet av tryckbegränsningsventilen 5 är väsentligen samma som fluid- 7 trycket som appliceras på backventilen 4. När fluidtrycket i spalten 2 börjar byggasupp och når det förutbestämda inställda trycket hos tryckbegränsningsventilen 5öppnar tryckbegränsningsventilen 5 såsom förklarats ovan.

Följaktligen faller fluidtrycket i pumpanslutningssätet 3 när fluid nu avtappasvia tryckbegränsningsventilen 5. Samtidigt stänger backventilen 4 omedelbart ef-tersom fluidtrycket i spalten 2 nedströms backventilen 4 nu överskrider fluidtrycketi pumpanslutningssätet 3 uppströms backventilen 4. Som ett resultat inneslutsfluidtrycket i spalten 2, väsentligen motsvarande det förutbestämda inställda tryck-et hos tryckbegränsningsventilen 5. Efter öppning av tryckbegränsningsventilen 5stannas pumpningsprocessen och pumpmunstycket avlägsnas från pumpanslut-ningssätet 3. Därefter är säkerhetskopplingen 1 klar för normal användning meddet önskade fluidtrycket inneslutet i den runtomgående spalten 2.

Säkerhetskopplingen 1 är vidare försedd med ytterligare ventiler 6 och etttappningsutlopp 7 för att evakuera spalten 2 när det är erforderligt att sänka tryck-et i spalten 2. En säkerhetsmekanism kan även vara inkorporerad i säkerhets-kopplingen 1 för att snabbt frikoppla friktionskopplingen när vridmomentet somöverförs mellan axlarna överskrider ett vridmomenttröskelvärde. En sådan säker-hetsmekanism är t.ex. känd från WO 2005/061916 eller WO 2013/002722, vilkahärmed inkorporeras genom referens. Säkerhetsmekanismen kan inkludera ett ar-rangemang för att öppna ventilerna 6 genom att skjuva av det övre locket när devridmomentöverförande axlarna är förskjutna i förhållande till varandra som ett re-sultat av det för stora vridmomentet.

För att ytterligare förbättra noggrannheten hos trycksättningsanordningenkan tryckbegränsningsventilen 5 och backventilen 4 vara anslutna till varandra.Tryckbegränsningsventilen 5 är då konfigurerad för att sända en stängningssignaltill backventilen 4 när tryckbegränsningsventilen 5 öppnar. Eventuell fördröjningmellan öppning av tryckbegränsningsventilen 5 och stängning av backventilen 4reduceras då ytterligare för att säkerställa att de två händelserna inträffar samti-digt. Dessutom kan tryckbegränsningsventilen 5 vara konfigurerad att sända ensignal eller tillhandahålla en indikation till pumpen eller operatören vid öppning såatt pumpningen stannas automatiskt för att minimera översvämning och spill av fluid när backventilen 4 stängs.

Claims (10)

1. Anordning för att fylla ett inneslutet utrymme (2) med en fluid vid ett förutbe-stämt tryck,kännetecknad av att anordningen innefattar: ett pumpanslutningssäte (3) anordnat i fluidförbindelse med det inneslutna ut-rymmet (2) och anpassat att motta fluid från en fluidpump, varvid pumpanslut-ningssätet (3) innefattar fastsättningsmedei för att avtagbart fästa ett munstyckehos fluidpumpen däri; en enkelriktad backventil (4) anordnad mellan pumpanslutningssätet (3) ochdet inneslutna utrymmet (2) och konfigurerad att medge strömning av fluid frånpumpanslutningssätet (3) till det inneslutna utrymmet (2); och en tryckbegränsningsventil (5) anordnad i fluidförbindelse med pumpanslut-ningssätet (3) och konfigurerad att öppna vid det förutbestämda trycket cci: tapgga'Fluid från purnbansštatnindssätet (3), varvid backventilen (4) omedelbart stänger föratt innesluta fluiden i det inneslutna utrymmet (2) vid det förutbestämda trycket.

2. Anordning enligt patentkrav 1, anpassad att vara avtagbart monterad pä en apparatur som innehåller det inneslutna utrymmet (2).

3. Anordning enligt patentkrav 1, varvid pumpanslutningssätet (3), backventilen(4) och tryckbegränsningsventilen (5) är anordnade i och bildar en del av en appa- ratur som innehåller det inneslutna utrymmet (2).

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, varvid tryckbegränsnings-ventilen (5) är ansluten till backventilen (4) och konfigurerad att sända en stäng- ningssignal till backventilen (4) när tryckbegränsningsventilen (5) öppnas.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, varvid tryckbegränsnings-ventilen (5) innefattar ett hölje och en spiralfjäder monterad på en justerskruv för att justera det förutbestämda trycket.

6. Apparatur innefattande ett inneslutet utrymme (2) och en fluidtrycksättnings- anordning enligt något av föregående patentkrav.

7. Vridmomentbegränsande säkerhetskoppling (1) innefattande en runtomgå-ende expanderbar kammare anpassad att motta en trycksatt fluid och en fluid-trycksättningsanordning enligt något av patentkraven 1-6, varvid den expander- bara kammaren utgör det inneslutna utrymmet (2).

8. Säkerhetskoppling (1) enligt patentkrav 7, varvid det förutbestämda trycketmotsvarar ett förutbestämt vridmomenttröskeivärde vid vilket en säkerhetsmekan-ism för att evakuera den expanderbara kammaren aktiveras för att frikoppla säker- hetskopplingen (1).

9. Förfarande för att fylla ett inneslutet utrymme (2) med en fluid vid ett förutbe-stämt tryck,kännetecknat av stegen: att tillhandahålla ett pumpanslutningssäte (3) anordnat i fluidförbindelse meddet inneslutna utrymmet (2) och anpassat att motta fluid från en fluidpump, varvidpumpanslutningssätet (3) innefattar fastsättningsmedel för att avtagbart fästa ettmunstycke hos fluidpumpen däri; att tillhandahålla en enkelriktad backventil (4) anordnad mellan pumpanslut-ningssätet (3) och det inneslutna utrymmet (2) och konfigurerad att medge ström-ning av fluid från pumpanslutningssätet (3) till det inneslutna utrymmet (2); att tillhandahålla en tryckbegränsningsventil (5) anordnad ifluidförbindelsemed pumpanslutningssätet (3) och konfigurerad att öppna vid det förutbestämdatrycket; och att fylla det inneslutna utrymmet (2) med fluid från fluidpumpen tills det förut-bestämda trycket uppnås för att öppna trycšabe~dränsnšnosxfeiwtii (ö) och tappa fltzid från purnpaifisiutnšndssätet (3), varvid backven-tilen (4) omedelbart stänger för att innesluta fluiden i det inneslutna utrymmet (2)vid det förutbestämda trycket.