TWI343991B - Leak detecting system for rotating union - Google Patents

Description

^43991 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明通常相關於針對旋轉連接裝置的洩漏檢測，且 更特別地相關於一種整合的系統，該系統用於檢測從該連 接裝置漏出之不想要的潛在有害汽漏。 【先前技術】 本發明通常有關於對於旋轉連接裝置的檢漏。如本文 所使用者，「旋轉連接裝置」的用語主要是表示一種機械 裝置，該機械裝置被用以將流體從一靜止源，例如一硬管 或者一軟管，轉移到一旋轉元件，例如一機器的工具轉軸 或者在印刷機以及軋件壓光機（st〇ck calendering machine) 中所能找到的旋轉鼓。一旋轉連接裝置典型地包括有一靜 止的構件，該靜止構件被稱作外罩，其具有用於在壓力作 用下接收流體的一入口埠；以及一旋轉構件，該旋轉構件 被稱做一轉子’其具有一中央通道，該中央通道具有用於 將μ體遞送到—旋轉構件中的出口埠。此類旋轉連接裝置 中的#型特徵為：當運轉適當時，能夠在該靜止部分以 及^疋轉。Ρ刀之間沒有嚴重洩漏地轉移流體之能力。 旋轉連接裝置被用在許多的工業裝配中，該等工業裝 配例如包括有：CNC加工中心、現代的印刷機以及其他類 似的工業環埃。太&楚& 在此等案例中’主要的用途為要輸送高壓 以及/或者高交县+、人，、 门谷I之冷郃劑，用於依照程序來使用。所使 用的冷卻劑可·发+ , 马水、水性物質或者其他不同的物質。該等 7 1343991 連接裝置以及伴隨之相關的設備可包括有許多高精度的構 件，例如.齒輪、軸承、耦合件、電子構件等等，該等構 件係昂貝的以及/或者難以更換的，並且若是其等被暴露 於從該連接裝置洩漏出來的流體，其等會遭受到嚴重的腐 蝕或是電力損壞。在被輸送的流體中含有化學添加劑的應 用例中對於操作人員而言，喷漱或是茂漏皆會造成健康 的危機，對環境亦會有危害。

市場上有許多不同類型的旋轉連接裝置。其中兩種常 見的種類為（1 )永久關閉的密封件，以及（2 )所謂之「瞬 動（P〇p-〇ff)」密封件，該瞬動密封件被設計用來於被輸 送的流體壓力消失時’自動地打開在該等密封件界面間的 接觸連#。上述兩種類型的密封#皆會有 將會損壞。第二種類型的密封件所具有的優點為耗二 流體壓力日寺，密封件不會有損耗，但是典型地在每次循環 被關掉以及開始時，例如當在CNC加工系統中之刀具自動 變換時，會顯露出微量的洩漏。為了此原因，旋轉連接 裝置典型地合併有一外罩，該外罩環繞著該主要的密封 件…個以上的排料口，以排空汽漏的流體。此外，旋 轉連接裝置通常包括有-在該主要密封件（亦即標準组該 被輸送的流體接觸的密封件）以及任—區$ (复保持 乾燦’例如係一軸承室）之間的備用密 用密封丰絲4&女.. 的備 系：包括有一或者一以上的曲#、空氣幕以及脣形 =件’其被裝置以與該連接裝置的旋轉部件結合。以下 的美專利說明了幾種旋轉連接裝置之各種不同 8 1343991 及被合併於本文中以將其等之所有教示以及所有接式内容 當作參考，而不將其等之任何部分屏除在外，該等美國專 利包括有：美國專利第6，164,316號案、美國專利第 5,669,636號案、美國專利第5,617,879號案、美國專利第 4,976,282號案、美國專利第4,928 997號案以及美國專利 •第 4,817,995 號案。 . 一旦洩漏的流體分流到該備用的密封系統，上文所討 論之此等類型的損壞經常會發生。爲了避免不需要的損 鲁壞，要確保能夠儘可能地使旋轉連接裝置不會有過量的流 體洩漏係已長期為旋轉連接裝置之製造者以及使用者的目 标。s發生洩漏時，此洩漏的開始源頭即提供於在旋轉部 件（心軸、拉桿、中空軸桿等）以及靜止部件（大管件、 小管件、軟管等）之間的一介面的内部密封，同時會允許 流體通過該等部件之間。特別地係，洩漏典型係因為此密 封件之逐漸或者劇烈地衰退。因此至今仍沒有可以不受到 至少最終磨損及不更換的密封件，通常重要的係及時於在 該旋轉連接裝置内之洩漏發生時檢測到該洩漏’以使得在 必然的相關損壞發生之前，著手適當的維修。 同時，也希望要能夠將該洩漏檢測系統發出「錯誤警 告」的程度降到最低。也就是說：如果在檢測到可接受之 泡漏程度（例如：在一般操作期間存在用於潤滑該旋轉密 封件等之目的的洩漏）時起動該洩漏檢測系統，則操作人 員將會使此系統停止作動或者使該系統失去感測力。然 而，如此會產生最後無法檢測到有害的洩漏的強大風險。 9 1343991 目前已經有某4b當兮1 —畜试要解決上述問題者，伸 全成功。在此申請案申轉^ α 士 仁都沒有π '、。青之日時所用的一種檢漏系統類型 運用位於該主要密封备处 ^ ^ ^ θ „ , 糸統以及該備用密封系統之間的一埶 罝感測器。在此申請衆由咬 + 门刃热 Τπ案申凊之曰時所用的其他系 種分析洩漏排泄埠口 < # & 、 孓翰出的洩漏感測器。從以 會了解的係：沒有任付P “曰+ . 攸Μ下說明將 全等級，A > σ、現存檢漏系統提供需要的安 等Γ此Γ市Γ多具體實施例皆有能力提供此種安全 护。的檢漏系統在其等之主要操作中係難以 “縱的，且基本的構形追 使其等必須倚賴龐大的外部設備 來感測洩漏及/或處理檢測訊號。 【發明内容】 本發明之具體實施例通常會減輕前 在可能發生嚴重損害之前，提供使用者㈣一 m及 权供使用者一種用於檢測洩漏 之改良的系統。如前文所述’現在存在有各種不同類型的 紋轉連接裝置’其等包括有永遠閉合的密封件以及瞬動 類型的連接裝置，hi 遗按展置具甲及等饴封件會自動地在沒有流體壓 力時開啟。此等連接裝置典型地在該主要密封件以及要被 保持乾燥的區域之間包括有—備料密封系統（例如：一 或者一以上個曲徑、空氣幕及/或胥形密封件）。及早並 且準確地檢㈣在旋轉連接裝置内之不想要的泡漏係現代 工業之一迫切且未感到滿足的需要。 在本發明之一具體實施例中，該檢漏系統包括有一沒 漏感測器元件（或者-多件式陣列），該汽漏感測器元件 10 1343991 位於該外罩内，其中該感測器元件陣列係園繞著旋轉軸以 一環體的形式（或者為一環之實體部分）成角度地對稱或 者其他大致對稱的感測器或感測器陣列。以此方式，無論 在使用期間該連接裝置是否對齊，在本發明之一具體實施 例中的感測器皆可以檢測到在受保護的區域中是否存在有 *所感興趣之洩漏介質。在本發明之一較佳的具體實施例 j中，該備用系統係位於該感測器以及主要密封系統之間， 儘管在本發明之選擇性的具體實施例中，該感測器係可位 於別處。雖然在本發明的一具體實施例中，該流體（典型 地為一液體，雖然本發明也可用於其他物質，例如氣體物 • 質或者霧狀物質）係具有導電性的，以及該感測元件係一 . 具有導電性的感測器，此對於本發明之具體實施例並非皆 為必須者。在此所指稱的傳導性皆是指導電性。 一可用於本發明之一具體實施例中的對稱感測器元件 係一由導電材料製成的大致完整環體，該環具有具有一絕 Φ 緣覆層，該覆層中具有若干間隔，該等間隔大致平均地相 隔開’若沒有需要精確地平均間隔開的話，則大概在該環 體的周圍。該絕緣覆層將由導電材料製成的該環與該連接 裝置外罩分離。然而，在一洩漏的情況中，該洩漏出的流 體可將由導電材料製成的該環橋接於該連接裝置外罩，而 完成一檢測迴路。 當該旋轉軸桿（例如：轉子）被藉由兩個或者兩個以 上的轴承組合支承於該外罩内時，根據本發明之一具體實 施例，該感測器元件被放置在該等轴承之間。在本發明之 1343991 另一具體貫施例中，在該等轴承間的空間同樣也包括有一 填充組合’其用於將洩漏物質導向該感測器元件，以用於 檢測。 在本發明之另一具體實施例中，該系統包括有位於該 外罩内的—洩漏感測器，用以檢測該冷卻液體之洩漏，以 及同樣也包括有一視覺指示器，該指示器被裝置於該外罩 上並且被連接於該感測器，以發出使該使用者注意到所檢 測的茂漏之訊號。在本發明之另一具體實施例中，該系統 進一步地包括有一第二視覺指示器，該第二視覺指示器被 裝置在該外罩上’以顯示該洩漏感測器係於操作中。舉例 而言’該第二視覺指示器可指示出因為電源供應器故障或 者一或一個以上的連結壞損，導致該感測器沒有電力供 給。在本發明之另一具體實施例中，該檢漏系統包括有到 達一遠端指示器的一連結，例如一燈光、一 LED或者一由 電腦產生的視覺顯示。 在本發明之另一具體實施例中，該檢漏系統包括有一 感測器處理模組，該感測器處理模組係與該連接裝置外罩 一體成形的。該感測器處理模組會產生一電訊號，以指示 在泫外罩中在該感測器元件之位置處所存在之該冷卻劑的 洩漏。在本發明的一具體實施例中，該感測器處理模組置 於一被緊固於該外罩處的外箱體中。在本發明之一選擇性 的具體實施例中’該感測器處理模組獨自停置於在該外罩 内的一凹穴中。該感測器處理模組提供了本發明之一種或 者一種以上之被描述於上文中的各種具體實施例中的警示 12 裝置㈣元件之構形以及配置可由設計者的直 好來決定，然而，在本發明之一 ° 丹篮貫施例令，該咸通丨哭 係如上文所述。 』Υα利|§ 本發明之具體實施例的其 -ΠΓ ^,! ^ ^ *+· d, 他特徵、細節以及優點將可 從下列的敘述中清楚得知。 【實施方式] 如^中所述者’旋轉連接裝置係容易因為密封性被 = 漏的。此破壞係由於逐漸地磨損或者由於 例如因為在所傳送之流體中之粒子汗染（例如：加工碎 屬）、^亥㈣送流體中之過大的壓力、沒有從一傳送流 體中獲付適當之密封潤滑作用 ^ 2| ^ ^ K用之長期方疋轉動作或者其他原 因所引起之較劇烈地腐钱。該茂漏對須昂貴花費來更換及/ 或難以更換之相關構件以及機器（例如：齒輪、轴承、麵 接件 '電子構件等）之損害帶來強大的風險，以及在某此 案例中’㈣漏亦對操作人員存在有健康方面的風險。 現有的旋轉連接裝置之檢漏系統試著提供一種對㈣ 的警不’以防止洩漏所造成之重大損害然而，至今仍沒 有方法能夠有效解決在此等系統中許多固有的問題。如上 文所述地’現有之提供一種與該外罩排茂管路相連之一且 傳導性的感測器之檢漏系統顯示了例如對定向之依賴以及 敏感性的問題。特別地係’由於通常可允許來自該旋轉密 封件之為漏’所以此等系統傾向於過於頻繁地啟動。即使 在正常操作期間，幾乎總是會有少量的浅漏，且此有助於 13 1343991 潤滑該等密封面，此類 題’且藉著被由此類型 用者降低3玄系統的敏感 該敏感度現在係過低的 亦即洩漏的量會導致損 - 此等系統可能會故障失 準，則不能檢測到實質 被藉由重力所操作。 • 其他的解決方式也 果該連接裝置被用於一 外罩内、鄰近該主要密 經過該感測器（以及接 承或其他加工機器中） 器被安裝於就在該主要 排洩管路感測器係處於 反面風險：也會啟動正 •以及沒注意到洩漏。此 程度，其實際上將只在 而不能在一瞬動密封件 在本發明之各種不 ^ 漏系統可避開現有系統 要描述的，在本發明之 以及構形’用以提供無 測在所感興趣之區域的 型的洩漏不會帶來如上文所述之問 之洩漏啟動，該系統常常迫使該使 度。然而，此提高了以下的風險： ，以致於檢測不到不正常的洩漏， 害。對於定向依賴性的操作而言， 效，亦即如果該排洩管路被向上對 的洩漏，因為該排洩管路典型地會 顯示了類似的問題。舉例而言，如 特定定向中，一傳統之被安裝於該 封件的熱量感測器會檢測不到掉落 著離開該排·管路或者進入該等轴 的流體之感測。此外’因為該感測 密封件的隔壁’不管其相對於該等 一如何低的程度，其會帶來以下之 常’Λ漏之檢測以及導致使用者干涉 外’至此類型之系統係完全有用的 永久閉合之密合件之環境中操作， 的環境中操作。 同的具體實施例中，所提供的該檢 的種種缺點。特別地係，如下文將 一具體實施例中，該感測器被設計 關於定位的操作，以及用以直接檢 洩漏，而不在正常之偶發的洩漏時 14 1343991 啟動。=者，本發明之具體實施例提供一種具有一體成形 之檢測15之單元旋轉連接裝置以及處理過程。 =γ外罩支承式的旋轉連接裝置之載面圖根據 本舍月—具體實施例，該旋轉連接裝置具有在 之備用密封件的射，鹿相，丨w^ ^ 之—洩漏感測器及在-被附接的 -人 @ —整合式的感測器處理模組。再更詳細地 說，該旋轉連接裝置1包括有一轉子3,該轉子3被支承也 二卜罩，内’用於相對於該外罩5旋轉。在該所顯示的 祀例 4轉子3被藉由—對滾珠轴承組合27、29支承 在該外罩5内。雜妒 私Ss _ f 雖α，所顯不的這些組合27、29包括滾 ;-，但將要理解的係：其他類型的軸承（例如為：滾 針軸承、止推轴承等）可被額外地或者選擇性地使用。再 者：雖然只有顯示兩個這樣的組纟27、29，但將要了解的 係.軸承的數目以及種類係由製造者的喜好以及所希望之 使用環境來控制。 該轉子3包括有一内通道7，其用於傳導一液體（例 ^ 一冷部劑）通過該轉子3。該轉子3所具有的一終端部 係在該外罩5内，該外罩5支承著一環形旋轉密封件… 该旋轉密封件η被固定在該端部9,以及同軸地緊靠著— 靜止的環形密封件13,該靜止的環形密封件13被固定於 :靜止的導管15’該靜止導管15中具有一通道17。在正 常運作期間’該旋轉密封件U以及靜止密封件η密封住 彼此’以致於一液體可通過該組合，亦即係通過該第一通 、7以及第—通道17之間’而沒有實質地沒漏到環繞著 15 1343991 該等密封件丨1、1 3 Μ # 千丨I 13的該％形空間19 形密封件U、13的結合有 这兩每 件。 f會被稱作該「主要」的密封 如已討論者，在操作射“及 例如在工具替換期僱痛間’ 止常抢封件潤滑的結果，一旋M 連接裝置會經歷到某種程度的 轉 不之戎旋轉連接裝置1也 所貝 密封系統21。在所顯要的或者「傷用」的 系統包括有—曲 =而的該在具體實施例中，該備用的密封 有許多這類的密封系…用：：該項技術者會了解到： 豆望勺h $統料用於本發明之具體實施例中， 其4包括有：曲徑f朮失 广苴 （才為所知的防漏圈（slinger))、办 軋幕、唇形密封件笨β #I m 二 Ψ ^ §Α 赉封系統2 1的目的係要保

〇隻。豕糸統的乾燥側23不A τι該系統之潛在的「濕湖」側19 衫誓，在該乾燥側23虛π蚤饮士 & 該乾燥側23於正常情、兄下所有相，或者茂漏並不是 清况下所預期者；而在該濕湖側19處， 洩漏係可預期的。 处 根據本發明之如圖 _ Ψ 1 ^ ^ ^ 所不的一具體實施例，該旋轉連 接裝置1也包括有一拾 哭元件25 檢漏系統，該檢漏系統包括有一感測 口〇凡1干2 5，该感測器开 ..兀件25係位於該外罩5内。所顯示 之泫感测器元件25的 被更詳細地料。如所H _ ’該圓環會參照圖2 ψ su ,, . „ 〇〇顯不者，在本發明之一較佳的具體 側2 測态25係位於該備用密封系統21的乾燥 =二且係於最接近的抽承組合29以及該備用密封系 0在此構形中，該感測器h可以有機會在沒漏 16 1343991 ^該:m:、29處之前，在最早的時機感測到 …、而在本發明之一選擇性的具體實施例中， 測器25係位於1 遠威 、^、他的位置’例如（但不限於）：在访耸 軸承組合27、29之門七本产拉 “等 9之間，或者在接近該備用密封系統2丨處。 ^應要注意到的係：該環形感測器25具有一内導體，該 眧‘體藉&夕卜層而被不與該外罩5直接接觸地分離。朱 照圖2將會了解的是：該感測器被構形以用一對稱的方 弋k /則可此存在有的洩漏，該對稱的方式亦即係環形對稱 或者係在環繞著該轉子之複數個大致成角度對稱的位置 點。 該檢漏系統也包括有一電導管31 ,該電導管31被連 接於4感測器元件25 ’用於將指示出檢測到之$漏的一感 測訊號帶到一感測訊號處理模組33處《雖然所顯示之該 感測訊號處理模組33為被經由已附接的外箱體6整合於 該外罩5的外部’從此說明文件之其餘部分，將可理解的 係：在本發明之一具體實施例中，該感測訊號處理模組33 也可被整合於該外罩5的内部。參照圖5，將會被更詳細 地討論的係：該感測訊號處理模組33係與該感測器25形 成迴路以及提供一指示汽漏是否已被檢測到的輸出信號。 在所顯示的範例中，一 LED35提供該檢漏輸出信號。在本 發明之一具體實施例中’當檢測到洩漏時，該LED3 5會連 續地或者間斷地發亮。儘管沒有嚴格限制該LED35的顏 色’在本發明之一具體實施例中的該LED35係紅色的。 在本發明之一具體實施例中，一第二LED3 7被藉由該 17 1343991 模組33提供，以指示該模組33是否被適當地供給電力。 該模組33可被從遠端供電或者被就地供電，且在不論被 以上述的哪種方式供電的情況下，皆可能因為該電源之連 接或者配線錯誤或電源故障而發生電力中斷。在一具體實 施例中，特別希望有該電力指示器37，其中該檢漏訊號係 -一發焭的燈光，因為在此案例中，由於電力故障而使燈光 .不發亮就像是發出沒有洩漏的訊號。儘管該LED37的顏色 同樣也沒有被硬性規定，但在本發明之一具體實施例中， •該LED37係一綠色的燈。 在本發明之一具體實施例中，該訊號處理模組33也包 括有一外導管3 9。該所顯示的範例包括有三條線纜4 1， 以及在本發明之一具體實施例中的該等線纜41的目的將 被更洋細地說明於下文中，一般而言，希望外部連接能夠 用於提供電力以及用於從遠端發出洩漏的訊號。在本發明 之一具體實施例中，該訊號處理模組33也額外地或者選 φ 擇性地提供有一用於聯通遠端電腦裝置的無線連接，例如 用以回報狀態以及/或者傳達警報指示。 圖2係根據本發明之一具體實施例的一環形洩漏感測 器的一側視圖。該感測器20 1包括有由具導電性之材料製 成的環203。該環203被顯示為會在一位置2〇5處開啟， 以例如在安裝期間’利於裝卸以及易於成形，但是此一間 隔205係不一定需要的。該感測器201更包括有一絕緣護 套207。在本發明之一具體實施例中，該絕緣護套2〇7被 提供有若干間隔209 ’該等間隔209暴露了該内導體203。 1343991 1本發明之—顯示的具體實施例中，肖由將-由絕緣材料 製成之條帶以螺旋的方式盤捲於該導體203周圍，使該等 間隔209保持不被覆蓋住，而形成了該絕緣護套2〇7。在 本發明之-選擇性的具體實施例中，③絕緣Μ 2〇7被由 絕緣材料製成之-連串的珠子或者圓筒所形成。在本發明 之另一具體實施例中，該絕緣護# 2〇7被由絕緣材料所製 成之一管所形成，其具有被刻劃在其中的開口。 該感測器201具有一導線211，該導線⑴被附接於 該感測器2〇1，以用於將該感測器電連接於該感測訊號處 理模組〜因為該感測器2()1之功能為：感測在該感測器 導體203 ^該連接裝置外罩之間的一電、流，所以該導線 211較佳地被絕緣，以致於其不能與該外罩有所接觸，因 為接觸會導致錯誤訊號。 在本發明之一具體實施例中，該感測器2〇1 (乃）被 配置在該連接裝置外罩5内，如圖】中所示，亦即呈一環 繞著轉子3的配置中。當該導體2〇3被安裝時，該導體2〇3 並沒有實體接觸到該外罩5的材料。在本發明之一具體實 施例中，該外罩被保持在電位零點處以及一正電位被經由 該導線211施加到該導體203中。在正常操作期間，沒有 電流在該導線21〗中流動，因為沒有接地的路徑。然而， 當導電性流體發生實質洩漏以及該洩漏混入或者流入該感 測器201的鄰域時，該洩漏液體將形成在該導體2〇3以及 該外罩5之材料間的一電橋.在此情況中，—電流會在該 導線2 1 1中流動，這是因為該短路迴路以及在該導體2〇3 1343991 以及該外罩5之間的電位差》如將會在下文中更詳細地描 述的係：該電流會被使用以致使能夠藉由該感測訊號處理 模組33經由LED35發出一洩漏訊號。 儘管被顯示於圖2中的該感測器2〇1係一由絕緣體間 隔地覆蓋之環體，將可了解的係：其他實質對稱的感測器 -或者感測器陣列也可能被使用。舉例而言，在本發明之一 .具體實施例中，該感測器201可被藉由個別的導電感測器 組成之一對稱陣列所替換。舉例而言，在本發明之一先前 _ 的具體實施例中，使用了個別感測器組成之一六邊形或者 五邊形陣列，該陣列位於與該環203 —樣的平面中。每一 .個別的感測器較佳被製成類似的構形（亦即被保持在與該 外罩5相距一段預定的距離之一部分絕緣的導體），以感 測在忒感測器以及該外罩5之間的導電性的增加。在本發 明之另一具體實施例中，成陣列的該等個別感測器被與該 導線2 1 1平行地連接，以致於任一感測器到該外罩5之短 φ 路所造成的一電流將致使可以藉由該感測器訊號處理模組 33經LED35發出一洩漏訊號。 在進展到討論圖3之前’應要注意的係：圖1、圖3 及圖4顯示了不同類型的旋轉連接裝置。特別地係，圖^ 的該連接裝置被構形，以經由該連接裝置外罩5被安裝於 該相關的機器（未顯示）。在圖3中的該連接裝置被構形 以經由一具有螺紋的轉子被安裝於該機器（未顯示），以 及這兩種類型的連接裝置在市場上皆係受歡迎的。圓4顯 不了一種旋轉連接裝置，其中該備用密封系統包括有—空 20 氣幕以及一曲徑。 望要顯示一成 ‘ 不同類型的旋轉連接裝置係希 些特徵中之任—者之範例環境，而不是有意要將相對於這 令的該類型的遠心述的該等特徵限制為與被顯示在該圖 按裝置一起使用。 現在再特別地表昭 選擇性的具體⑨你/’’、，此囷係一種根據本發明之一 φ ^ p, ^列之軸承支承式的旋轉連接裝置的一截 由側視圖，該連接奘 ^ 兮.由，e ， 罝具有—洩漏感測器，如在圖1中者， 忒洩漏感測器係在一 γ有 庐 曲仫備用岔封件的乾燥側上，該連接 裝置州包括有一轉子=如f1之該連接裝置，該連接 内，用於經由-對，：子303被支承在外罩305 十滾珠軸承組合327、329,相對於該外罩 錢接裝置之其他的基本元件也同樣地類似於 者，且被標示為相似的元件符號，其等包括有：該 内。P通道307、終端部、旋轉密封件3 ^卜 -、靜止導管川、通道317、環繞著該等密封“= 工間3 19、備用的密封系統321、感測器元件325、用於將 感測Λ號V到一感測訊號處理模組333之被連接於該感 測器元^ 325之電導管331、咖335、第二_337以及 一外導官339。該等元件之基本配置以及功能係如於上文 中所說明的。 除了這些共通部分以外，應要注意到的係：還有許多 相異處顯示於® 3中。在圖！中’該感測器25被顯示為 位於該最接近之軸承組合29 ( 329)以及該備用密封系統 21 (321)之間。然而，本發明之在圖3中所顯示的該選 21 1343991 擇性的具體實施例中，該感測器325卻係位於該等軸承組 29之間。此外，本發明之顯示於圖3中的該具 體實施例包括一殖奋矛杜d， ^ 、充件343，該填充元件部分填滿在該 等軸承組合327、329之間的該環形空間。該元件343可 =在該等轴承組合327、329之安裝期間，被放置於該袖 才干303上的-環形材料。該填充元件343被用以導引茂漏 與έ亥感測器3 2 5接觸，以確保檢測。

圖4係顯示根據本發明之進一步的具體實施例之特徵 之一無軸承的旋轉連接裝置的一截面側視圖。雖然沒有嚴 格限制本發明，圖4之該連接裝i 40!的備用密封系統包 括有一曲徑421以及一空氣幕422 ,以顯示其中可使用本 發明之具體實施例的各種不同的環境。此結合顯示了一種 結合用於額外洩漏保護之兩種型態的障礙物的方法。 更重要的是：目4中之該連接裝置4〇1顯示了本發明 之一具體實施例，其中使用了一整合的感測器處理模組 43 3在本發明之被顯示的具體實施例中，該模組4 3 3係 位於該外罩405内，在被形成於該外罩4〇5内的一凹穴4〇6 中。儘管該凹穴的位置係沒有被嚴格規定並且將會取決於 個別構件之配置以及在用於一特殊連接裝置之位置但所 顯不之該凹穴406被顯示為朝向該連接裝置4〇1之一表面 4〇8開口，以利於安裝、維修，以及使LED435、437可被 看見。該模組433以及LED435、437被如上文所述地相對 於圖1在本發明之具體實施例中操作。再者’該感測器425 (25 )以及導管431 ( 31 )會如上文所述地相對於本發明 22 1343991 之其他具體實施例地持續操作。 儘管該感測器425被顯示為在圖4中之該空氣幕422 之「乾燥側」，其之位置係沒有嚴格規定的。在本發明之 一選擇性的具體實施例中，該感測器425位於該空氣幕々Μ 以及該曲徑421之間。為了避免再次重複，圖4與其他圖 *式共有的、或者不屬於本發明的其餘元件將不會被特別地 •標示、或者在此處再次討論。 圖5係顯示根據本發明之一具體實施例之一示例性感 測器訊號處理迴路550以及該感測器/外罩環境56〇之一 示意圖。此外，前述之系統與一機器環境57〇的關係被顯 示出來。開始於該感測器/外罩環境55〇，此環境較佳係 如上文所說明地使用一感測器導體561 (即在圖i中之25 ) 以及外罩（即在圖丨中之5)，其如圖丨至圖4或者隨後 的說明地被構形以及定位。在該感測器導體5 6丨以及具導 電性的外罩563間之所顯示的該間隔565被藉由在如圖2 所說明之該感測器導體561 (即在圖2中的203 )上之該 間歇式絕緣器（未顯示）所維持。 該感測器訊號處理迴路550包括有一放大器55 1，其 用於當洩漏將該導體56 1橋接到該外罩563時，接收以及 放大來自在該導體561中之該電流所導致之一電壓訊號。 該外罩563被連接到電位零點處564。該放大器551之輸 出信號553被藉由一固態繼電器555所接收。該繼電器555 會關閉以回應所接收之輸入信號，該輸入信號將一洩漏指 示LED5 59 (在圖1中之35)的輸入信號557連接到一電 23 1343991 壓供應線路562。因為該LED559的輸出信號被連接到電 位零點處564，該LED會在此等狀態中亮起。 。玄感測器訊號處理迴路550包括有一電力指示LED566 (即在圖1中之37)，其用於指示該操作者該迴路55〇被 適當地供給電力。該電力指示LED566具有其之輸入信號 567以及輸出信號568 ’該輸入信號S67被連接於該高壓 供給線路562，該輸出信號568被連接於電位零點564 〇 因此，若該迴路550經由外部電源571接收到電力以及通 向電位零點573 ,該電力指示LED566將會發亮。將了解 的係：元件57〖、573以及575整體皆對應於在圖丨中之 兀件41。因此，若該電力指示LED566係暗的則該該操 作者將會警覺到：該迴路55〇沒有被提供電力且不能倚賴 該迴路5 5 0來洩漏檢測。 忒機械環境570表示了與該旋轉連接裝置相關的機 器^ $疋轉連接裝置包括有該感測器5 6〗以及該感測器訊 號處理迴路550。舉例而言，該機器環境570可包括有一 銑床、車床、印刷機或者其他工業環境。儘管該機器環境 570被顯示為用於該感測器訊號處理迴路55〇之電源，但 不必要一疋係如此a此外，在本發明之一具體實施例中， 該感測器訊料理料55G包括有__外料結575。該外 4連575可如所顯示地與該機器環境57〇相連通，以$ 響4機…呆作(例如:回應一來自該感測器訊號處理迴路“ο 之號地’知纟、啟動或者修改該機器之操作）以及/或 者*在玄機器％ !竟57〇處提供_遠端洩漏指示，例如經由 24 1343991 。示燈LED或者電腦螢幕通知。在本發明之一具體實 她例中s亥連結575係無線的。儘管該外部連結⑺被顯 示為負載與驅動該LED559之訊號一樣的訊號，在本發明 ，一選擇性的具體實施射，該外部連結被提供有另一訊 唬舉例而5，在該外部連結575上的訊號可為脈衝觸發 的、被反向或者被編碼的。 一。。在本發明之一選擇性的具體實施例中，一遠端電力指 示器被提供’以致於操作者可在遠端確認：該感測器訊號 處理迴路55〇被適當地供應電源^在本發明之另一具體實 把例中’ 一會發出聲響的洩漏警示被藉由該感測器訊號處 理迴路550以及/或者從遠端（例如在一機器環境57〇處） 發出。 雖然本發明之具體實施例已參考一具導電性之感測器 來也述該具導電性感測器會感測在一感測器元件以及一 導電性外罩之間的導電性，將了解的係：在本發明之一具 體實施例中，該外罩可不具有導電性。在本發明之此具體 實施例中，一第二導電元件可被提供於該感測器元件之附 近，以致於任何的洩漏皆將會把在兩生成的電流之間的間 隔橋接起來。該第二導電元件可為任何適當的構形，該構 形包括有相對於該感測器元件之被顯示於圖4中者。在本 發明之一具體實施例中，其中該感測器以及該第二導電元 件的形狀係環形的，其等可被同軸地玫置在該外罩内或者 其他裝置内。 雖然本發明已被說明於一如可被傳送經過該旋轉連接 25 丄 丄

、之μ體的液態冷卻劑的架構中，將理解的係：本發明 j關於其他的流體或者半流體（例如：氣體狀或者霧狀物 無，&些流體是否被用為_冷卻劑的功能。將了解 、/糸·本文中已說明了在"旋轉連接系統内之-種用於檢 2冰漏的新且有用的系統。在本文中已說明了本發明之較 4 *、體貫施例，$等具體實施例包括發明人用於實施所 ::求之發明之已知的最佳模式。這些較佳具體實施例之變 該項技術者而言，能夠經由閱讀前述之說明而 用Ή于顯明。發明人期望熟習該項技術者能夠適當地運 ::等變型例，且發明人意欲本發明能夠被實際應用成除 :本文所特別說明以外者…,，本發明包括在本說明 :中專利法所許可之該等被列舉出來中請專利範圍請求 ^中所4之標的之所有修改以及等效者。再者，本發明囊 :在本發明中之所有可能的變型例中之上述元件的…

D ’除非在本文中有特別指示或者與本文明顯有牴觸者。 在本發明之說明文件令所使用「一」以及「該 ==…特別係在下文之申請專利範圍請求項中 之技術内谷裡）可被解釋為適用於單數或者複數者 有在本文中有特別指示或者與技術内容有明顯抵觸者二具 」I括」以及「包含」等用語可被解釋為開放性的 用語（亦即是袅干「勹k / 性的 疋表不包括’但不限於」），除非有特別姑 在本文令舉列之數值範圍僅欲用為個別參昭落入 該範圍中之單獨數值之速記的方法（ 2入 曰”），以及每一單獨數值皆被合併於本說明書中，如 26 1343991 其被於本文中個別地引述。在本文中所說明 可以任何適合的順序執行，除非 法皆 ::技術内容明顯牴觸者。在本文中所提供之 = 靶例或者範例性的表達方式（ -者所有 釋本發明，並且沒有要爲本發 也解 非/由< * 之範可帶來任何限制，除 專利範圍中特別請求。在本說明書中沒有任何：

種=方式應被解釋成1示任何非請求之元件為 %本發明之基礎。 “實 【圖式簡單說明】 ，圖1 I-外罩支承式之旋轉連接裝置的一側視戴面 圖根據本發明之一具體實施例，該旋轉連接裝置在—曲 /備用在封件的乾燥側上的一洩漏感測器以及具有一整合 的感測器處理模組。 0 _圖2係根據本發明之一具體實施例之一環形洩漏感測 器元件的—側視圖。 圖3是一軸承支承式、安裝有轉子的旋轉連接裝置的 側現戴面圖’該旋轉連接裝置具有根據本發明之一具體 貫施例之—整合的感測器處理模組。 圖4是一無軸承之旋轉連接裝置的一側視截面圖，該 方疋轉連接裝置具有根據本發明之一具體實施例之如備用式 在封的—空氣幕以及曲徑，以及具有一整合的感測器處理 模組。 圖5是一電路示意圖，其顯示了根據本發明之一具體 27 1343991 實施例的一示例性感測器訊號處理迴路。

【主要元件符號說明】 1 旋轉連接裝置 3 轉子 5 外罩 6 外箱體 7 内通道/第一通道 9 終端部 11 旋轉密封件 13 靜止密封件 1 5 靜止導管 17 第二通道 19 環形空間 21 備用密封系統 23 乾燥侧 25 感測器元件 27 滾珠轴承 29 滚珠軸承 31 電導管 33 感測訊號處理模組 35 LED 37 LED 39 外導管 28 1343991 41 線纜 201 感測器 203 内導體 205 間隔 207 絕緣護套 209 間隔 21 1 導線 301 連接裝置

303 轉子 305 外罩 307 内部通道 309 終端部 311 旋轉密封件 313 靜止密封件 315 靜止導管 3 17 通道

319 環形空間 321 備用密封系統 325 感測器元件 327 滾珠軸承組合 329 滚珠軸承組合 33 1 電導管 333 感測訊號處理模組

335 LED 29 1343991 337 LED 339 外導管 343 填充元件 401 連接裝置 405 外罩 406 凹穴 408 表面 421 曲徑

422 空氣幕 425 感測器 431 導管

433 感測器處理模組 435 LED 437 LED 550 感測器訊號處理迴路

551 放大器 553 輸出信號 555 繼電器 557 輸入信號 559 LED 5 60 感測器/外罩環境 561 感測器導體 562 電壓供應線路 563 外罩 30 1343991 電位零點處 間隔

LED 輸入信號 輸出信號 機器環境 外部電源 電位零點 外部連結 31

Claims (1)

1343991 、申請專利範圍： 100年3月万日修正替換頁 1 · 一種用於一旋轉連接裝置的檢漏系统， =括有一被可旋轉地支承於一外罩内的轴二轴= :於該轴桿中用於將一流體轴向地傳導通過該轴桿的一第 :的其中，該轴桿係在該外罩内終止在— :通道的終端部處，其中，該旋轉連接裝置進―： 2第-環形密封元件，該㈣元件仙定於該終端部，

:、’該第-壞形密封元件同軸地緊靠著—第二環形密封 =楚該第二環形密封元件被固定於一相對於該外罩為靜 +第—通道的周® ’該第—環形密封元件以及第二環形 :及=彼此正向地密封，以致於該流體通過該第二通道 及㈣—通道之間，該檢漏系統包括有： 琴元=於該外罩内且環繞該軸桿的感測器元件該感測 ;軸才/的在如果存在有流體的話，能夠在任何環繞 。亥軸柃的任何位置處檢測該流體；以及

至少-電導管’其被連接於該感測器元件，以用於負 =指示出該感測器元件已在任何環繞該轴桿之任何位置 處k測到流體的訊號β 連接裝第1項之檢漏系統’其中’該旋轉 步地包括有一備用式密封件，該密封件圍繞 密二干以及將包含有該第一環形密封元件以及第二環形 Μ的一第一環形容室與一第二環形容 中，該感測器元件係位於該第二環形容室中。 、 3’根據申請專利範圍第2項之檢漏系統，其中，該感測 32 器元件包括有單一感測元件 的至少一實質部分。 .艮據申請專利範圍第3項之檢漏系統 別導電性#，以及其中，言玄感測元件係一 測器。 5·根據申請專利範圍第4項之檢漏 兀件包括有一式去 "甲，该感測

部分以：者—以上個被由-絕緣材料所覆蓋的絕緣 —或者一以：Μ上個外露部分，以致於該絕緣材料將 他星^ _外露部分維持在與該外罩内表面或者其 導電性的表面相隔開。 八 ^ ^ t V'J m 5 ^ ^ ^ ^ ^ ^ t. „ „ ^ 被二 的，以及其巾，該感測元件及該外罩 至:持在兩相異的電位，以致於當該流體的一些茂漏量將 夕一或者一以上個外露部分橋接到該外罩内表面時，一 可測到的冑流會在該感測元件中流動。

#中，該 具導電性 流體 的感 根據申°月專利範圍第4項之檢漏系統，其中，藉由在 Θ第—&形容室内之複數個轴承組合’該轉子被可旋轉地 支承在該外罩中。 8.根據申請專利範圍第7項之檢漏系統，該感測元件係 位於複數個軸承組合中的兩者之間。 9·根據申請專利範圍第8項之檢漏系統，其進一步地包 括有被定位於兩輛承组合之間的一填充組合該填充組合 用於將洩漏導引到用於檢測之該感測器元件。 10.根據申請專利範圍第7項之檢漏系統，其中，該感 33 1343991 100年3月日修正替換頁 測元件係位於複數個軸承組合以及該備用—— 11 · 一種用於旋轉連接裝置之洩漏感測系統，該連接裝 置包括有： 、 —連接裝置外罩； 一被可旋轉地連接於該外罩内且具有一轉子軸線的轉 *子，該轉子具有一在該轉子中用於將一流體軸向地傳導通 *過該轉子的第一通道，該轉子係在該外罩内終止在被密封 丨於一第二通道的一終端部處，以致於該流體可正常地通過 該第一通道以及該第二通道之間； 至少一位於該外罩内的洩漏感測器，以檢測該流體之 不想要的洩漏，每個如此的洩漏感測器係實質地環繞轉子 軸線，藉以該洩漏感測器可以偵測到在環繞該軸桿之任何 位置處的洩漏；以及 一視覺指示器，其被裝置於該外罩上且被連接於該至 少一感測器，以指示該流體存在有洩漏。 12.根據申請專利範圍第n項之連接裝置，其進一步地 包：有-第二視覺指示H，該指示器被裝置於該外罩上， 以指示出該洩漏感測器係在操作中的。 —13.根據申請專利範圍帛n項之連接裝置，其中該視覺 第11項之連接裝置，其進一步地 遠離該旋轉連接裝置的額外的視 14·根據申請專利範圍 包括有一連結，以致動一 覺指示器。 1 5.根據申請專利範圍第 14項之連接裝置，其中該速結 34 1343991 係一無線的連結。 100年3月<日修正替換頁

16.根據申請專利範圍第14 的視覺指示器係選自由一燈光、 項之連接裝置，其中該遠端 一 LED及一電腦所產生的 視覺顯示器所構成之群組。 17·根據中請專利範圍第u項之連接裝置，其中該攻漏 感測器使用了 -電源，該電源係遠離該旋轉連接裝置丨其 更具有-電力視覺指示g ’以指示出該遠端的電源是否被 連接到該洩漏感測器。 18·根據申請專利範圍第17項之連接裝置，其中該電力 視覺指示器係遠離該旋轉連接裝置的。 19.根據申請專利範圍第17項之連接裝置，其中該電力 視覺指示器包括有一 LED。 20·—種用於旋轉連接裝置之洩漏感測系統，該連接 置包括有： 一連接裝置外罩； 二—被可旋轉地支承於該外罩内的轉子，該轉子具有一 在"亥轉子中用於將-流體軸向地傳導經過該轉子的第一通 道:該轉子係在該外罩内終止在—被密封於—第二通道的 終端部處，以使得該流體可正t地通過該第_通道以及該 第二通道之間；以及 /«'J 6tu Wu /¾. 连， _ ........—干主’口、隹一起，以 指不該流體存在有不想要的洩漏的電訊號。 ,21.根據申請專利範圍第20項之旋轉連接裝置，豆進一 步地包括有位於該外罩内的至少一親測器，該㈣ 35 1343991 —I --▼一〜. 一一 月故日修正替换頁 測器用於產生一檢漏訊號，以及被連結到該感測器訊號處 理模組。 22. 根據申請專利範圍第2 1項之旋轉連接裝置，其中， 該感測訊號處理模組包括有一放大器，該放大器被連接於 該至少一洩漏感測器，以放大該檢漏訊號；以及一驅動器， 該驅動器被連接於該放大器，用於接收被放大的檢測訊號 以及致使一使用者可感知的洩漏指示器可以被致動。 23. 根據申請專利範圍第22項之旋轉連接裝置，其中， 該使用者可感知之洩漏指示器包括有被裝附於該外罩之一 視覺訊號裝置的燈光。 - 24·根據申請專利範圍第22項之旋轉連接裝置，其中， 該使用者可感知之洩漏指示器包括有與該外罩相距遙遠之 一視覺訊號裝置的燈光。 25. 根據申請專利範圍第22項之旋轉連接裝置，其中， 該使用者可感知之洩漏指示器包括有被裝附於該外罩之一 有聲響之訊號裝置的致動。 26. 根據申請專利範圍第22項之旋轉連接裝置，其中， 該使用者可感知之洩漏指示器包括有與該外罩相距遙遠之 一有聲響之訊號裝置的致動。 27. 根據申請專利範圍第2 1項之旋轉連接袭置，其中， 至少一洩漏感測器包括有一具導電性的感測器。 28. 根據申請專利範圍第20項之旋轉連接 且 Ά" τ 5¾ 感測器訊號處理模組位於被固定於該連接裝置外罩之—A 要外罩處。 S 36 1343991 100年3月>日修正替換頁 ^ 29.根據申請專利範圍第20項之旋轉連^ 感測訊號處理模組位於在該連接裝置外罩内的一凹穴中。 ^ 30.根據申請專利範圍第2〇項之旋轉連接裝置，其中該 ⑤測訊號處理模組包括有連接到—遠端接收器的—通訊連 結。 • 31.根據申請專利範圍第3〇項之旋轉連接裝置，其中該 •通訊連結包括有一無線的連結。 32·根據申請專利範圍第30項之旋轉連接裝置，其中該 遠端的接收器可以使該旋轉連接裝置在從該感測訊號處理 模組處接收一訊號時操作的程序中斷。 33.種與方位無關的檢漏系統，用於具有—被可旋轉 地支承於一外罩内之軸桿的旋轉連接裝置，該軸桿具有於 s亥轴桿中用於將一流體軸向地傳導通過該軸桿的一第—通 道’其中’該軸桿係在該外罩内終止在一暴露出該第一通 道的終端部處，其中’該旋轉連接裝置進_步地包括有一 φ 第一環形密封元件，該密封元件被固定於該終端部，其中， 該第一環形密封元件同軸地緊靠著一第二環形密封元件， 該第二環形密封元件被固定於一相對於該外罩為靜止的第 二通道的周圍，該第一環形密封元件以及第二環形密封元 件彼此正向地密封，以致於該流體通過該第二通道以及节 第一通道之間，該與方位無關的檢漏系統包括有： 單—的實質上為圓形的感測器元件，其位於該外罩内 且坐落成可以在沒有重力流動的情況下直接偵測到在任何 環繞著該軸桿之軸線的任何位置處的洩漏的流體；以及 37 1343991 _ .- 100年3月75"日修正替換頁 ^ 至少一電導管，其被連接於該單一的實質上為圓形的 • 感測器元件，以用於負載一指示出該單一的實質上為圓形 - 的感測器元件已在任何環繞該軸桿之任何位置處檢測到流 體的訊號。 Η—、圖式： 如次頁

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