JP7389794B2 - ベローズ型アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのアキュムレータ筐体から構成されており、分離ベローズを有するベローズ型アキュムレータに関しており、分離ベローズは、アキュムレータ筐体内部に移動可能に配置されると共に、複数のベローズひだを備えており、かつ、２つの媒体スペースを互いに分離しており、分離ベローズの動かない開口端部は、固定機構によってアキュムレータ筐体に固定されており、分離ベローズは、可動する他方の端部において、ガイド機構を備えた閉鎖部を有しており、ガイド機構は、アキュムレータ筐体内部において閉鎖部を案内するのに使用されている。

このタイプのベローズ型アキュムレータは、先行技術であり、例えば、特許文献１を参照されたい。ベローズ型アキュムレータは、好ましくは、加圧流体中に発生する圧力ピークを低減又は平滑化するために、油圧システムにおいて有利に使用される。分離ベローズが、運転の間に各作業位置を自由に、かつ、損傷のリスクがなく移動できることを保証するために、ベローズの外径はアキュムレータ筐体の内径よりもわずかに小さくなるように選択されており、かつ、閉鎖部のガイド機構は、作業位置におけるベローズの先端と筐体の壁との間に隙間が形成されるようにベローズを案内するために使用されている。この隙間は、流体側の媒体スペースの一部を形成しており、かつ、運転時において、流体ポートから作用する流体圧力が加圧されており、一方で、ベローズの内側は、その開いた端部から他の媒体スペース内に存在する初期充填圧力が加圧される。運転時には、隙間内において作用する流体圧力と初期充填圧力との圧力平衡が、ベローズが筐体の内壁に押し付けられて、損傷することを防止する。しかしながら、これは、流体側が無圧であるか、又は、流体圧力が初期充填圧力を下回る運転状態においては異なる。隙間が無圧であるか又はわずかな圧力が加圧されている場合、ベローズの内部に存在する圧力によって、ベローズの先端は、筐体の内壁に押し付けられて損傷する。

独国特許出願公開第１０２０１５０１２２５３号明細書

本発明の課題は、この問題に関して、先行技術に比べてより高い運転信頼性を特徴とする、上述の種類のベローズ型アキュムレータを提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、請求項１の特徴をその全体において有するベローズ型アキュムレータによって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的特徴は、閉鎖部が、ガイド機構に加えて、シール機構を有しており、シール機構は、分離ベローズの少なくとも１つの延伸された端部位置において、アキュムレータ筐体内部においてベローズひだが配置されている流体スペースをアキュムレータ筐体内部の流体ポートから分離し、かつ、他の作業位置の少なくともいくつかにおいて、流体接続を解放することにある。このようにすることで、運転時において流体接続が開放されると、本発明によるベローズ型アキュムレータの作動方法は、ベローズが引き伸ばされた端部位置以外の位置にあり、隙間内部の流体スペースとベローズ内部との間の圧力が平衡する限り、前述した既知のベローズ型アキュムレータの作動方法と同一である。

支配的な初期充填圧力によって、ベローズが、その延伸された端部位置に達すると、ガイド機構のシール機構は、直ちにベローズの外側の流体スペースを遮断する。その結果、封入された流体体積は、内部から作用する初期充填圧力に対してベローズを支持し、従って、ベローズは、初期充填圧力が流体圧力よりも大きくなる圧力条件下における損傷から保護されている。隙間内部の流体体積が、シール機構によって封入されている運転状態において温度変化が生じて、熱膨張係数に対応する流体体積の膨張又は収縮を伴う場合、このことは、ベローズの変形を引き起こし得る。この変形及びこれに応じたベローズ内部の応力をベローズの耐用年数に悪影響を与えうる閾値以下に保つために、隙間幅及びこれに対応する封入された流体体積は、小さい寸法に調整されている。先行技術として挙げた特許文献１に記載されているように、この様な種類のベローズ型アキュムレータの隙間寸法は、１ｍｍ未満とされてよい。このように流体体積が少ないと、温度変化は広い範囲で問題にならない。従って、本発明によるベローズ型アキュムレータは、高い温度差を安全に制御しなければならない航空機への適用においても有利に使用され得る。

有利には、シール機構は、閉鎖部において、直径が縮小されてガイド機構から後退されてもよい。直径が縮小されたシール機構と相互作用するために、筐体側において、筐体の内径を小さくし、かつ、シール面を形成する筐体壁部を設けてもよい。

有利な実施例では、閉鎖部は、流体ポートに面する端部においてドーム部を有しており、流体ポートの領域において、ドーム部の凸形状の外側の輪郭は、アキュムレータ筐体の内側の輪郭に追従し、一つの端部位置において、アキュムレータ筐体の内側の輪郭と少なくとも部分的に当接して、支持されている。これによって、端部位置において、流体ポートに隣接するアキュムレータ筐体の領域には、流体のデッドボリューム（dead volume）は実質的に残らない。

有利には、アキュムレータ筐体の内側に肩部が形成されており、分離ベローズは、その１つの端部位置において、ポートを閉鎖しながら、肩部に対して移動する。

有利には、肩部には、ポートの方向へ向けて先細になった斜面が設けられており、肩部は、ポートを閉鎖する１つの端部位置においてガイド機構とシール機構との間の流体移行を阻止するように構成されてもよい。この場合、円錐形状の表面は、端部位置に到達すると、シール機構がアキュムレータ筐体の突出したシール面に乗り上げる、傾斜面を形成することができる。

有利な実施例では、閉鎖部のガイド機構は、個別のガイドセグメントを備えたガイドリングを有しており、ガイドセグメントは、分離ベローズの全ての作業位置においてアキュムレータ筐体の内壁と当接しており、これらの間に流体のための通路スペースを区切る。ベローズが作業位置にある場合には、ベローズの外側の流体スペースは、ガイドリングの通路スペースを介して流体ポートと接続している。

ベローズひだの外径は、有利には、流体スペース内部に、全体として流体の油圧減衰を形成する部分スペースが形成されるように、アキュムレータ筐体の割り当てられた内径よりもわずかに小さく選択することができる。

シール機構は、有利には、ガイド機構とドーム部との間で閉鎖部上に配置されている。

有利には、ベローズひだは、１つの端部位置とは反対側の分離ベローズの端部位置において、互いに当接している。

ベローズ型アキュムレータのための既知の方法において、アキュムレータ筐体は、対圧力を高めるために、巻き付けられてもよい。技術的にライナーして知られている、このような巻き付け部分は、ガラス繊維複合材料から形成されてもよい。

以下に、図面に示された例示的な実施形態を参照して、本発明は、詳細に説明される。

図１は、本発明によるベローズ型アキュムレータの例示的な実施形態の縦断面図を示す。 図２は、図１においてＩＩで示された領域の拡大された部分縦断面図を示す。

図１に示された本発明による例示的な実施形態のベローズ型アキュムレータのは、全体として２で表示するアキュムレータ筐体を有しており、アキュムレータ筐体は、２つの筐体部分を有しており、１つは、４で表示する筐体主要部を形成しており、他は、６で表示する筐体閉鎖部を形成する。主要部４は、円筒形状の内部８と、ドーム状に形成されたポット底部１０と、を備えたポット形状を有しており、ポット底部１０は、長手方向軸心１４と同軸に配置された流体ポート１２を除いて閉鎖されている。閉鎖部６は、軸心１４と同軸の充填開口部１６を除いて閉鎖された半球のボウル（bowl）形状を有する。主要部４と閉鎖部６は、溶接線１８において、これらが向き合う端縁に沿って互いに溶接されている。溶接線１８とポット底部１０との間の円筒形状の内部８には、金属製ベローズ２０の形態の分離ベローズが収容されている。ベローズ型アキュムレータ用のベローズにおいて一般的であるように、ベローズ２０は、ステンレス鋼で作られており、本明細書の例ではクロム－ニッケル－モリブデン鋼合金（ＡＭ３５０）が設けられている。図１の上部に位置する、端部において、ベローズ２０は、充填開口部に隣接するアキュムレータ筐体２のガス側２２に向けて開放されており、ベローズ２０の最後のベローズの側面において保持リング２４と溶接されている。保持リング２４は、固定機構を形成しており、この固定機構によってベローズ２０は、その不動ベローズ端部がアキュムレータ筐体２に固定されている。保持リング２４は、ステンレス鋼、例えば鋼１．４４３５によって形成されており、レーザ溶接によって溶接線１８上において筐体部分４、６と溶接されている。

保持リング２４と連結されたベローズの開放された端部の反対側となる他の可動な自由端部において、ガス側２２へ向けて開放されたベローズ２０の内部は、対面するベローズ端部と強固に溶接されたステンレス鋼（鋼１．４４３５等）の閉鎖部３６によって閉じられている。閉鎖部３６は、円形ボウル形状を有しており、その外周には、開放されたボウル縁部３８を起点として、ガイド機構４０と、これに隣接するシール機構４２が形成されている。図２を参照されたい。この図から最も明確に見て取れるように、ガイド機構４０はボウル縁部３８の近傍に周方向の環状溝４６を有しており、環状溝４６の中には、フラットリング５４の形態のガイドリングが受容されている。シール機構４２は、環状溝４８を有しており、環状溝４８は、ガイド機構４０の環状溝４６から、軸方向にはポット底部１０へ向けて、かつ、半径方向には内側にオフセットして配置されている。環状溝４８内にはシールリング５０が受容されている。下部環状溝４８に隣接する下側において、閉鎖部３６は、ドーム部４４によって閉鎖されている。

環状溝４６内部においてガイド機構４０のガイドリングを形成するフラットリング５４は、図１及び図２に示された端部位置の外側へ移動する間に、内部８においてベローズ先端と筐体壁との間の隙間を維持しながら、ベローズひだを内壁に沿って案内する機能を有する。この目的のためにガイドリングは、欧州特許第２５１９７４８号明細書の図５及び図６に示されているように、良好な滑り特性を有するポリテトラフルオロエチレンといったプラスチックから構成されている。流体が、流体ポート１２からベローズ２０を取り囲む内部８まで通過することを許容するように、フラットリング５４の外周に通路スペースを形成するために、フラットリング５４の外周において、ガイドシューとしての筐体壁に当接するガイド体の間に、凹部が通路スペースとして形成されている。従って、運転時に、ベローズ２０を取り囲む内部８は、流体側の一部を形成する。ベローズ２０が完全に圧縮されていない場合、ベローズひだの間にある隙間は、流体側の一部として減衰スペースを形成しており、その隙間の体積は、ベローズの作動時の運動に応じて変化しており、この際に、ひだの先端と筐体内壁との間にそれぞれ減衰スロットルが形成されており、主要部４の内壁とベローズ先端との間の選択された隙間寸法が、スロットルの断面積を決定する。

図２に最も明瞭に示されているように、筐体主要部４とポット底部１０との間の移行部には肩部が形成されており、ベローズ２０の閉鎖部３６は、延伸された端部位置にあるときに、肩部まで移動する。肩部は、流体ポート１２の方向へ向けて先細になり、それによって傾斜面５２を形成する斜面を備えており、シール機構４２のシールリング５０が端部位置に移動するとこれに乗り上げて、アキュムレータ筐体の半径方向内側にオフセットした円筒形状の壁部分によって形成されたシール面５６と当接する。この結果、図に示す端部位置において流体ポート１２と内部８との間の流体接続は遮断されており、内部８の隙間内部にある流体体積は、ベローズが延伸された端部位置にある限り封入されている。シールリング５０がシール面５６から離れた作業位置では、流体ポート１２と内部８の隙間との間の流体接続は通常運転のために開放されている。

図１に示されているように、筐体主要部４は、溶接線１８に隣接する厚肉部５８を起点として、ポット底部１０の領域まで延びる薄肉の領域を有する。図１に略示されているように、この領域は、ガラス繊維材料からなる繊維巻き付け部６０を有しており、これは溶接線１８を越えて筐体部分６の開始領域まで延在する。圧縮強度を高める繊維巻き付け部６０の構造は、圧力容器における技術用語「ライナー」として知られている巻き付け体の構造に相当する。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのアキュムレータ筐体（２）から構成されたベローズ型アキュムレータであって、アキュムレータ筐体（２）内部に移動可能に配置されると共に、複数のベローズひだを有しており、２つの媒体スペース（８、２２）を互いに分離する、分離ベローズ（２０）を有しており、前記分離ベローズ（２０）の動かない開口端部は、固定機構（２４）によって前記アキュムレータ筐体（２）に固定されており、前記分離ベローズ（２０）は、可動する他方の端部において、ガイド機構（４０）を備えた閉鎖部（３６）を有しており、ガイド機構（４０）は、前記アキュムレータ筐体（２）内部において閉鎖部（３６）を案内するのに使用されているベローズ型アキュムレータにおいて、
   前記閉鎖部（３６）は、ガイド機構（４０）に加えて、シール機構を有しており、前記シール機構は、前記分離ベローズ（２０）の少なくとも１つの延伸された端部位置において、前記アキュムレータ筐体内部の前記ベローズひだが配置されている流体スペース（８）を前記アキュムレータ筐体内部の流体ポート（１２）から分離すると共に、他の作業位置の少なくともいくつかの位置において、前記流体ポートと前記流体スペースとの間の流体接続を開放し、
   前記閉鎖部（３６）は、前記流体ポート（１２）に面する端部においてドーム部（４４）を有しており、前記流体ポート（１２）の領域において、前記ドーム部（４４）の凸形状の外側の輪郭が前記アキュムレータ筐体（２）の内側の輪郭に追従しており、１つの端部位置において、前記アキュムレータ筐体（２）の内側の輪郭と少なくとも部分的に当接しながら、持ち上げられていることを特徴とするベローズ型アキュムレータ。
2. 前記閉鎖部（３６）上の前記シール機構（４２）は、直径が縮小されて、前記ガイド機構（４０）から後退されていることを特徴とする、請求項１に記載のベローズ型アキュムレータ。
3. 前記アキュムレータ筐体（２）の内側に肩部（５２）が形成されており、前記肩部（５２）に対して、前記分離ベローズが、前記流体ポートを閉鎖しながら、その端部位置において移動することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のベローズ型アキュムレータ。
4. 前記肩部は、前記ポート（１２）の方向へ向けて先細となる傾斜面（５２）を備えており、前記傾斜面（５２）は、前記ポート（１２）を閉鎖する前記１つの端部位置において、前記ガイド機構（４０）と前記シール機構（４２）との間の流体移行を阻止することを特徴とする、請求項３に記載のベローズ型アキュムレータ。
5. 前記閉鎖部（３６）の前記ガイド機構（４０）は、個別のガイドセグメントを備えたガイドリング（５４）を有しており、前記ガイドセグメントは、前記分離ベローズ（２０）のすべての作業位置において前記アキュムレータ筐体（２）の内壁と当接しており、かつ、これらの間における流体のための通路スペースを区切ることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のベローズ型アキュムレータ。
6. 前記ベローズひだの外径は、前記流体スペース（８）内部において、部分スペースが形成されて全体として流体の油圧減衰を形成するように、前記アキュムレータ筐体（２）の対応する内径よりもわずかに小さくなるように選択されていることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のベローズ型アキュムレータ。
7. 前記シール機構（４２）は、前記ガイド機構（４０）と前記ドーム部（４４）との間で前記閉鎖部（３６）上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のベローズ型アキュムレータ。
8. 前記１つの端部位置の反対側となる前記分離ベローズ（２０）の前記端部位置において、前記ベローズひだは、互いに当接していることを特徴とする、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のベローズ型アキュムレータ。
9. 前記アキュムレータ筐体（２）は、耐圧性を高めるために包囲されていることを特徴とする、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のベローズ型アキュムレータ。

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