JP6041899B2 - 二次冷却を伴う低圧オイル冷却複合ラムブッシング - Google Patents

Description

＜関連出願への参照＞
本出願は、２０１２年１月５日に出願された米国仮特許出願６１／５８３，２３５号、発明の名称「二次冷却を伴う低圧オイル冷却複合ラムブッシング」の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９(ｅ)に基づく優先権を主張する。

＜技術分野＞
本発明は、ラムブッシング(ram bushing)の流体冷却システムに関し、より具体的には、低圧ポンプを用いた流体冷却システムに関する。

ボディ製造器による特定の容器の製造、これに限定されるものではないが、アルミ缶等の製造は、通常、環状又はコップ状のブランクを含んでおり、ブランクは、ラムに取り付けられたパンチに配置され、１又は複数のダイを通過する。ラムが、ラムブッシングを通るときに生じる摩擦により、ラムブッシングが加熱する。ラムブッシングの熱は、流体がラムブッシングを通過することによって下がる。この流体には、例えば、オイルが挙げられるが、これに限定されない。

現在、このような冷却システムは、ボディ製造器の高圧ポンプ又は高圧システムを利用している。冷却に用いられ得る高圧システムからの流体の量は制限されている。即ち、冷却システムは、約３ｇｐｍの流量と、約１０００〜１２００ｐｓｉの初期圧力とで冷却流体を提供し、圧力は、ラムブッシングにて、約５０〜１５０ｐｓｉに減少する。しかしながら、高圧システムのオイルは、熱しやすい傾向があり、流体の冷却特性が制限される。更に、高圧ポンプは、ボディ製造器の低圧なポンプ又は低圧なシステムよりも、コストがかかり、使用により、劣化しやすい。低圧システムを利用することが望ましいが、低圧システムは、通常、ラムブッシングを冷却するのに充分な圧力又は流量を提供しない。また、低圧システムにおいて流量又は圧力を増加すると、低圧ポンプが、パワーを引き出しすぎることがあり、ポンプを劣化させる又はサーキットブレーカーを作動させる原因となる。

この発明の少なくとも１つの実施形態は、ラムブッシングを冷却するために低圧システムを使用できるようにする。本発明の低圧システムは、低圧ポンプの下流にてＴ字カップリングに配置される少なくとも１つのチェックバルブを含む。このチェックバルブは、冷却システム内の圧力を維持することを可能とするが、過圧状態の場合には、圧力を開放することを可能とする。過圧状態は、低圧ポンプが、その動作限界を超える原因となり得る。

冷却流体は、通常、オイルであって、一次冷却管路を介して、ラムブッシングへ供給される。つまり、一次冷却管路は、流体リザーバからラムブッシングへと延びている。低圧力且つ低電流のポンプ、以後「低圧ポンプ」は、一次冷却管路に配置されており、一次冷却管路を介して、流体を送り出すように構成されている。２つのチェックバルブが、低圧ポンプとラムブッシングとの間に配置されることが好ましい。第１チェックバルブは、熱交換器と流体リザーバの間で、熱交換器下流にてＴ字カップリングに配置される。第２チェックバルブは、低圧ポンプの直ぐ下流にてＴ字カップリングに配置される。第２チェックバルブは、低圧流体バイパス管路に配置され、この低圧流体バイパス管路は更に、低圧ポンプの上流と下流の場所にて、一次冷却管路に連結される。この構成では、一次冷却管路内の流体圧力が維持されて、ラムブッシングへ十分な量の冷却流体を提供する一方で、過圧状態の場合に圧力を解放できるようにされている。

本発明の完全な理解は、以下の好ましい実施形態を添付の図面と併せて読むことで、得られる。
図１は、ラムブッシング冷却システムの概略図である。

本明細書で用いられているように、「管路」は、流体の取り囲まれた流路を規定する。「管路」は、これに限定されるものではないが、ホースなどの単体構成であってよく、或いは、「管路」は、これに限定されるものではないが、ハウジング内の流路に連結して流体連通するホースのような複数の構成物を含んでもよい。

本明細書で用いられているように、「低圧ポンプ」は、約５０ｐｓｉの圧力と、約１７ｇｐｍの流量とで流体を送り出すように構成されたポンプである。「低圧ポンプ」は、約４アンペア未満の電流を利用する。

本明細書で用いられているように、これに限定されるものではないが、管路に「配置された」ポンプ又はバルブのような構造は、管路内の流体がその構造を通過し、その構造によって影響を受けることを意味する。例えば、一次冷却管路に「配置された」ポンプは、一次冷却管路内の流体を送り出すように構成されている。

本明細書で用いられているように、「連結された」の語は、連結が起こる限り、直接又は間接に拘わらず、２又は３以上の構成要素間を連結することを意味する。

本明細書で用いられているように、「直接連結された」の語は、２つの構成要素が、互いに、直接接触していることを意味する。

本明細書で用いられているように、「固定して連結される」又は「固定される」の語は、２つの構成要素が互いに対して一定の方向を維持しながら、一体となって移動するように連結されていることを意味する。固定された構成要素は、直接連結されていても、いなくともよい。

本明細書で用いられているように、用語「一体」は、構成要素が、単片又は単ユニットとして作製されることを意味する。つまり、別々に作製されて、その後、ユニットとして互いに連結される部品を含む構成要素は、「一体」な構成要素又はボディではない。

図１に示すように、ラムブッシング冷却システム１０は、２つのラムブッシング１２に冷却流体を供給するように構成されている。ラムベアリングカートリッジ１４は、１又は複数のラムブッシング１２を支持するように構成されている。ラムベアリングカートリッジ１４は、少なくとも一次冷却流路１８を、好ましくは更に二次冷却流路２０を規定する内部流路１６を含んでいる。一次冷却流路１８と二次冷却流路２０は、ラムベアリングカートリッジ１４を通る独立した流路であり、夫々、ラムベアリングカートリッジ１４内にチャンバ(図示せず)を含んでよい。一次冷却流路１８と二次冷却流路２０の各々は、注入口を有している。即ち、ラムブッシング１２は、一次冷却流路１８用の少なくとも１つの第１冷却注入口２２と、二次冷却流路２０用の少なくとも１つの第２冷却注入口２４とを有している。一次冷却流路１８と二次冷却流路２０は夫々、放出ポート２６、２８を更に含んでいる。少なくとも１つの第１冷却注入口２２と、少なくとも１つの第２冷却注入口２４と、放出ポート２６、２８とは、夫々、流体を移送するように構成された管路と連結して、流体連通するように構成されている。

ラムブッシング冷却システム１０は、冷却流体リザーバ３０（図１では、２つの離れた場所に配置されているが、１つのリザーバであるのが好ましい）、低圧ポンプ３２、及び管路系３４を含んでいる。冷却流体は、これに限定されるものではないが、例えばオイルであって、冷却流体リザーバ３０に貯蔵されている。管路系３４は、複数の管路３５を含んでおり、低圧ポンプ３２と、ラムブッシングの少なくとも１つの冷却注入口２２との間にて流体連通をもたらすように構成されている。管路系３４は、少なくとも一次冷却管路４０と、少なくとも１つの側管路５０とを備えている。一次冷却管路４０は、第１端部４２と第２端部４４とを有する。一次冷却管路の第１端部４２は、冷却流体リザーバ３０に連結して、流体連通をもたらす。一次冷却管路の第２端部４４は、ラムブッシングの少なくとも１つの第１冷却注入口２２と連結して、流体連通するように構成されている。低圧ポンプ３２は、一次冷却管路４０に配置されている。少なくとも１つの側管路５０は、少なくとも１つのＴ字カップリング５２にて一次冷却管路４０に連結して、流体連通をもたらす。管路系３４は、更に、少なくとも１つの側管路５０に配置された少なくとも１つのチェックバルブ６０を含んでいる。少なくとも１つのチェックバルブ６０は、低圧ポンプ３２の下流で過圧状態になると、冷却流体を、少なくとも１つの側管路５０に通すように構成されている。少なくとも１つの側管路５０は、低圧ポンプ３２の下流の場所で、一次冷却管路４０に連結して、流体連通するのが好ましい。更に、管路系３４は、冷却流体用の少なくとも１つの熱交換器３６を含んでいるのが好ましい。少なくとも１つの熱交換器３６は、一次冷却管路４０に配置される。少なくとも１つのチェックバルブ６０は、少なくとも１つの熱交換器３６の上流又は下流の何れかに配置されてよい。

管路系の少なくとも１つの側管路５０は、第１管路７０と、第２管路７２とを含んでおり、少なくとも１つのＴ字カップリング５２は、第１Ｔ字カップリング５４と、第２Ｔ字カップリング５６とを含んでいるのが好ましい。第１管路７０は、第１Ｔ字カップリング５４にて、一次冷却管路４０と連結して、流体連通している。第２管路７２も、第２Ｔ字カップリング５６にて、一次冷却管路４０と連結して、流体連通している。少なくとも１つのチェックバルブ６０は、２つのチェックバルブ、第１チェックバルブ６２と第２チェックバルブ６４とを含むことが好ましい。第１チェックバルブ６２は、第１管路７０に配置されている。第１チェックバルブ６２は、冷却流体を第１管路７０に通すように構成されているので、一次冷却管路４０に必要とされる所望の圧力が維持される。第２チェックバルブ６４は、第２管路７２に配置されている。第２チェックバルブ６４も、低圧ポンプ３２の下流で過圧状態になると、冷却流体を、第２管路７２に通すように構成されている。好ましくは、第１チェックバルブ６２は、約５０ｐｓｉ乃至１５０ｐｓｉの第１選択圧力で、流体を通すように構成されている。好ましくは、第２チェックバルブ６４は、約６０ｐｓｉ乃至１５０ｐｓｉの第２選択圧力で、流体を通すように構成されている。

より具体的には、管路系３４は、低圧ポンプオイルバイパス管路８０と、熱交換器システム出口レリーフ管路９０とを備えている。低圧ポンプオイルバイパス管路８０は、第１端部８２と第２端部８４とを有している。低圧ポンプオイルバイパス管路の第１端部８２は、第２Ｔ字カップリング５６にて、一次冷却管路４０と連結して、流体連通している。つまり、低圧ポンプオイルバイパス管路の第１端部８２と、一次冷却管路４０とのインターフェイスは、第２Ｔ字カップリング５６を形成している。第２Ｔ字カップリング５６は、低圧ポンプ３２の下流であるが、少なくとも１つの熱交換器３６の上流である場所に位置している。低圧ポンプオイルバイパス管路の第２端部８４は、低圧ポンプ３２の上流であり、且つ冷却流体リザーバ３０の下流である場所で、一次冷却管路４０と連結して、流体連通している。第２チェックバルブ６４は、低圧ポンプオイルバイパス管路８０に配置されている。この構成においては、低圧ポンプ３２の下流が過圧状態になると、第２チェックバルブ６４が開いて、低圧ポンプ３２を介して冷却流体が再循環して、それによって、一次冷却管路４０内の圧力が低下する。即ち、第２チェックバルブ６４は、低圧ポンプオイルバイパス管路８０に配置されており、一次冷却管路４０内の流体圧力が選択圧力を上回ると、低圧ポンプ３２の下流の場所にて一次冷却管路４０から、低圧ポンプ３２の上流の場所にて一次冷却管路４０へと、流体を流すように構成されている。

熱交換器システム出口レリーフ管路９０は、第１端部９２と第２端部９４とを有している。熱交換器システム出口レリーフ管路の第１端部９２は、少なくとも１つの熱交換器３６の下流の場所にて、一次冷却管路４０と連結し、流体連通している。より具体的には、熱交換器システム出口レリーフ管路の第１端部９２と一次冷却管路４０とのインターフェイスは、第１Ｔ字カップリング５４を形成している。熱交換器システム出口レリーフ管路の第２端部９４は、冷却流体リザーバ３０と連結して、流体連通している。第１チェックバルブ６２は、熱交換器システム出口レリーフ管路９０に配置されており、一次冷却管路内の流体圧力が選択圧力を上回ると、一次冷却管路４０から冷却流体リザーバ３０に流体を流すように構成されている。この構成においては、一次冷却管路４０内の冷却流体は、選択圧力に達するまでは、冷却流体リザーバ３０に入らない。従って、一次冷却管路４０内の流体圧力は、少なくとも最小圧力で維持される。つまり、第１チェックバルブ６２は、一次冷却管路４０内の冷却流体に背圧をもたらす。

チェックバルブ６２の機能は、冷却管路４０にて十分なオイル圧力を生じて、ラムブッシングへの適切なオイルの流れを、冷却のために保証するということが理解されるであろう。限定を意図しない実施例では、低圧ポンプ３２は、約１７ｇｐｍの流量を有し、ラムベアリングは約５ｇｐｍだけ必要とするので、一部のオイルは、常に、管路９０へとチェックバルブ６２を通過するであろう。チェックバルブ６４は、管路１０６のオイル圧が高すぎると、過負荷(例えば、過剰な電流)から低圧ポンプのモータを保護するために用いられる。例えば、オイルが冷却されて、オイル粘度が高くなって、オイル圧力が更に高くなった場合に、この事態が起こり得る。チェックバルブ６４の圧力の定格は、通常、チェックバルブ６２の定格よりも高く、普通は、オイルが冷たくなるまで、チェックバルブ６４を通って迂回するオイルは存在しないであろう。

図１に示すように、一次冷却管路４０は、冷却流体リザーバ３０から、ラムブッシング１２へと延びている。一次冷却管路４０は、幾つかの特有の管路を含んでいる。これらの管路は、上流から下流端へと順番に、オイルリザーバ管路１００、低圧ポンプ入口管路１０２、低圧ポンプ出口管路１０４、熱交換器入口管路１０６、熱交換器出口管路１０８、メインラムブッシング入口管路１１０、一次入口管路１１２である。幾つかのＴ字カップリング５２が、関連する管路に備えられる。上記の如く、第１Ｔ字カップリング５４は、少なくとも１つの熱交換器３６の下流に配置されている。第１Ｔ字カップリング５４にて、熱交換器出口管路１０８は、メインラムブッシング入口管路１１０となる。側管路５０は、上記した熱交換器システム出口レリーフ管路９０である。低圧ポンプ３２の下流に配置される第２Ｔ字カップリング５６において、低圧ポンプ出口管路１０４は、熱交換器入口管路１０６となる。側管路５０は、低圧ポンプオイルバイパス管路８０であって、折り返して、第３Ｔ字カップリング５８にて、オイルリザーバ管路１００と連結する。即ち、第３Ｔ字カップリング５８にて、オイルリザーバ管路１００は、低圧力ポンプ入口管路１０２となり、側管路は、低圧力ポンプオイルバイパス管路８０の出口側となる。

更に、メインラムブッシング入口管路１１０は、第４Ｔ字カップリング５９を含んでいる。第４Ｔ字カップリング５９にて、メインラムブッシング入口管路１１０は、二次入口管路１１４となり、側管路が一次入口管路１１２となる。一次入口管路１１２は、少なくとも１つの第１冷却注入口２２と連結して、流体連通している。二次入口管路１１４は、少なくとも１つの第２冷却注入口２４と連結して、流体連通している。放出ポート２６、２８は、冷却流体リザーバ３０と連結して、流体連通する放出管路(図示せず)と連結して、流体連通している。バルブ１２０、１２２は、一次入口管路１１２と二次入口管路１１４に配置されてもよい。

本発明の特定の実施形態が詳細に記載されているが、それらの詳細に対して、開示の全体的な教示に照らして、種々の変更及び変形が為し得ることは当業者には明らかであろう。したがって、開示された特定の配置は、説明的なものだけであって、添付した特許請求の範囲とその等価物の全範囲に与えられる発明の技術的範囲を限定するものではない。

Claims (10)

1. ラムブッシング用のラムブッシング冷却システムであって、
   前記ラムブッシングは、少なくとも１つの第１冷却注入口と少なくとも１つの第２冷却注入口とを有しており、
   前記冷却システムは、
   冷却流体リザーバと、
   低圧ポンプと、
   前記低圧ポンプと、前記ラムブッシングの少なくとも１つの第１冷却注入口との間に流体連通をもたらすように構成されており、少なくとも１つの一次冷却管路と少なくとも１つの側管路とを含む複数の管路を含む管路系と、
   前記少なくとも１つの側管路に配置された少なくとも１つのチェックバルブと、
   を備えており、
   前記低圧ポンプは、前記一次冷却管路に配置され、
   前記少なくとも１つの側管路は、Ｔ字カップリングにて、前記一次冷却管路と連結し、流体連通しており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、前記低圧ポンプの下流が過圧状態になると、冷却流体を前記少なくとも１つの側管路に通すように構成されており、
   前記冷却システムの少なくとも１つの側管路は、第１管路と第２管路を有し、前記第１及び第２管路の各々は、Ｔ字カップリングにて、前記一次冷却管路と連結し、流体連通しており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、第１チェックバルブと第２チェックバルブである２つのチェックバルブを含んでおり、
   前記第１チェックバルブは、前記第１管路に配置されて、前記低圧ポンプの下流が過圧状態になると、冷却流体を前記第１管路に通すように構成されており、
   前記第２チェックバルブは、前記第２管路に配置されて、前前記低圧ポンプの下流が過圧状態になると、冷却流体を前記第２管路に通すように構成されている、
   ラムブッシング冷却システム。
2. 前記一次冷却管路は、第１端部と第２端部とを有し、前記一次冷却管路の第１端部は、前記冷却流体リザーバと連結し、流体連通しており、前記一次冷却管路の第２端部は、前記ラムブッシングの少なくとも１つの第１冷却注入口と連結し、流体連通している、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記少なくとも１つの側管路は、前記低圧ポンプの下流の場所で、前記一次冷却管路に連結し、流体連通している、請求項１に記載の冷却システム。
4. 前記第１チェックバルブは、第１選択圧力で流体を通すように構成されており、
   前記第２チェックバルブは、第２選択圧力で流体を通すように構成されている、請求項１に記載の冷却システム。
5. 前記第１選択圧力は、前記第２選択圧力よりも高い、請求項４に記載の冷却システム。
6. 前記管路系は、前記冷却流体用の少なくとも１つの熱交換器を含んでおり、
   前記少なくとも１つの熱交換器は、前記一次冷却管路に配置されており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、前記少なくとも１つの熱交換器の上流又は下流の何れかに配置されている、請求項１に記載の冷却システム。
7. 前記管路系は、前記冷却流体用の少なくとも１つの熱交換器を含んでおり、
   前記少なくとも１つの熱交換器は、前記一次冷却管路に配置されており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、前記少なくとも１つの熱交換器から下流に配置されている、請求項１に記載の冷却システム。
8. ラムブッシング用のラムブッシング冷却システムであって、
   前記ラムブッシングは、少なくとも１つの第１冷却注入口と少なくとも１つの第２冷却注入口とを有しており、
   前記冷却システムは、
   冷却流体リザーバと、
   低圧ポンプと、
   前記低圧ポンプと、前記ラムブッシングの少なくとも１つの第１冷却注入口との間に流体連通をもたらすように構成されており、少なくとも１つの一次冷却管路と少なくとも１つの側管路とを含む複数の管路を含む管路系と、
   前記少なくとも１つの側管路に配置された少なくとも１つのチェックバルブと、
   を備えており、
   前記低圧ポンプは、前記一次冷却管路に配置され、
   前記少なくとも１つの側管路は、Ｔ字カップリングにて、前記一次冷却管路と連結し、流体連通しており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、前記低圧ポンプの下流が過圧状態になると、冷却流体を前記少なくとも１つの側管路に通すように構成されており、
   前記管路系は、前記一次冷却管路に配置された前記冷却流体用の少なくとも１つの熱交換器を含んでおり、
   前記冷却システムは、低圧ポンプオイルバイパス管路と熱交換器システム出口レリーフ管路とを有しており、
   前記少なくとも１つのチェックバルブは、第１チェックバルブと第２チェックバルブを含んでおり、
   前記低圧ポンプオイルバイパス管路は、第１端部と第２端部とを有し、前記低圧ポンプオイルバイパス管路の第１端部は、前記低圧ポンプの下流の場所にて、前記一次冷却管路と連結し、流体連通しており、前記低圧ポンプオイルバイパス管路の第２端部は、前記低圧ポンプの上流の場所にて、前記一次冷却管路と連結し、流体連通しており、
   前記第２チェックバルブは、前記低圧ポンプオイルバイパス管路に配置され、前記一次冷却管路内の流体の圧力が選択圧力を超えると、前記低圧ポンプの下流の場所にて前記一次冷却管路から、前記低圧ポンプの上流の場所にて前記一次冷却管路へと、流体を通すように構成されており、
   前記熱交換器システム出口レリーフ管路は、第１端部と第２端部を有し、前記熱交換器システム出口レリーフ管路の第１端部は、少なくとも１つの熱交換器の下流の場所にて、前記一次冷却管路に連結して、流体連通しており、前記熱交換器システム出口レリーフ管路の第２端部は、前記冷却流体リザーバに連結し、流体連通しており、
   前記第１チェックバルブは、前記熱交換器システム出口レリーフ管路に配置され、前記一次冷却管路内の流体圧力が選択圧力を超えると、前記一次冷却管路から前記冷却流体リザーバへと流体を通すように構成されている、冷却システム。
9. 前記第１チェックバルブは、第１選択圧力で流体を通すように構成されており、
   前記第２チェックバルブは、第２選択圧力で流体を通すように構成されている、請求項８に記載の冷却システム。
10. 前記第１選択圧力は、前記第２選択圧力よりも高い、請求項９に記載の冷却システム。

Images