JP2005077410A - プローブおよびプローブアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力測定用の直結式非共振プローブを提供する。
【解決手段】 測定位置（１）に配置された第１の端部と第２の端部とを備える第１の管（２）と、第１の端部と第２の端部とを備える第２の管（５）と、第１の管（２）の第２の端部と第２の管（５）の第２の端部とを連結するとともに変換器（１３）を含むコネクタ（３）と、第２の管（５）の第１の端部に接続された終端要素（１１）と、有し、第２の管（５）は、共振を実質的になくすのに充分な長さとなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力測定のための非共振プローブに関する。本発明は、特に、高温環境において絶対圧力および動圧を測定するプローブであって、精度を損なう共振圧力波の発生を減少させるプローブに関する。

当該技術では、圧力値を測定するために圧力変換器が使用されている。多くの場合、このような圧力変換器は、運転中のガスタービンエンジンなどの過酷な温度および圧力環境において高い応答圧力を測定しなければならない。残念ながら、圧力変換器は、高温環境において安定した測定特性を維持することができない。このような変換器を冷却するために圧力供給源から離れるように変換器を移動させると、圧力を変換器に伝達するために管を使用することが必要になる。

このように圧力変換器を圧力供給源から離れて配置すると、管内に追加の動圧や共振が生じる場合が多く、測定に影響が及ぶおそれがある。圧力の測定に長管を使用するとともに変換器を熱的に安定した環境に配置することによって精度が向上する可能性があるが、このような構成を使用した場合には過渡的な動的測定が犠牲になる。

よって、高温でかつ高圧の環境における応答圧力を測定することができるとともに、共振の影響を受けない耐熱型変換器を含む装置が求められている。

本発明の目的は、圧力測定用の直結式非共振プローブを提供することである。本発明は、特に、精度を損なう共振圧力波の発生を減少させる、高温環境において圧力を測定するプローブに関する。

本発明の一つの形態では、測定位置に配置された第１の端部と第２の端部と内径および外径とを備える第１の管と、第１の端部と第２の端部と内径および外径とを備える第２の管と、変換器を含むとともに第１の管の第２の端部と第２の管の第２の端部とを連結するコネクタと、第２の管の第１の端部に接続された終端要素と、を有し、第２の管が共振の発生を実質的になくすのに充分な長さに設けられているプローブが提供される。

本発明の他の形態では、第１のセンサが動的な測定を行い、第２のセンサが静的な状態の測定を行う、上述のプローブが提供される。

図に示す本発明の実施例は、高温でかつ高圧の環境で圧力を測定することができるとともに、プローブ装置における圧力波による共振の影響を最小にするプローブである。これは、短管と、これよりかなり長い長管と、の間に圧力変換器を挿入することによってなされる。短管は、一端で圧力測定がなされる位置と接触し、他端で圧力変換器と連結されるように機能する。圧力変換器は、同様に別のかなり長い長管に連結され、この長管は、第１の短管と寸法が等しい内径を有する。さらに、変換器は、２つの管の間に通路を提供するコネクタ内に取り付けられており、上記通路は２つの管と同一の直径を有する。第２の長管によって追加された延長部が、管構造内の圧力共振を減少させるか、あるいは完全になくすように機能する。これにより、本発明の圧力変換器は、精度を損なう（ｃｏｒｒｕｐｔｉｎｇ）圧力脈動の影響を受けずに測定位置の近傍の地点で圧力を測定することができる。

図を参照すると、本発明のプローブ装置の一実施例が詳細に示されている。好ましくはハイポ管（ｈｙｐｏ−ｔｕｂｅ）である第１の管２は、一端で測定位置１において終端となり、他端で圧力変換器１３を囲むコネクタ３で終端となる。本明細書では、“ハイポ管”とは、一般に鋼製で皮下注射用途（ｈｙｐｏｄｅｒｍｉｃ ｐｕｒｐｏｓｅｓ）で使用される管を意味する。好適実施例では、コネクタ３は、Ｔ字型の取付部品を含む。配列された状態では、第１の管２の一端は、圧力測定がなされる箇所である測定位置１の近傍で終端となる。同様に、第１の管２の他端は、コネクタ３の一端における圧力変換器１３内で終端となる。好適実施例では、第１の管２は、３〜３６インチ（７６．２〜９１４．４ｍｍ）である。最も好適には、第１の管２は、６〜１２インチ（１５２．４〜３０４．８ｍｍ）である。全ての構成において、第１の管２は、過渡的な動圧（ｄｙｎａｍｉｃｓ）の測定が可能となるように充分に短い長さに設けられている。コネクタ３は、コネクタ３を横切って延びる通路１５を有する。この通路の直径が第１の管２の内径と等しいことが非常に重要である。コネクタの他端には第２の管５の一端が取り付けられている。第２の管５は、第１の管２の内径および通路１５と同一の内径を有する。第２の管５の第２の端部は、終端要素１１で終端となる。圧力変動は、直径の急な変化を経験することなく、測定位置１から第１の管２、通路１５、および第２の管５を介して終端要素１１に向かって進む。

圧力変換器１３は、通路１５と実質的に同じ高さで圧力測定を行うように構成されることが好ましい。好ましくは、圧力変換器は、温度補償や温度補正の機能が組み込まれた耐熱型変換器である。精度を高めるために、安定した熱的環境を維持するようにコネクタ３に冷却空気または水を使用してもよい。安定した熱的環境を維持するように、変換器１３よびコネクタ３に定常的に冷却空気を送風することができる。また、コネクタ３を熱伝導によって熱的に安定した状態に維持するために、冷却水が流れる管をコネクタ３の周囲に巻き付けることもできる。

第２の管５は、長管で、かつ第１の管２がコネクタ３に入る側とは反対側のコネクタ３の側面から延在するハイポ管であることが好ましい。第２の管５は、第１の管よりも実質的に長い。好適実施例では、第２の管５は、４０フィート（１２．１９２ｍ）以上の距離で延在する。この長いハイポ管５によって、脈動による共振の減少が容易になる。動的な圧力波が測定位置から流入して第１の管２から第２の管５に向かって進むと、摩擦力によって動的な圧力波の大きさが減少する。これにより、本発明の装置では、急な圧力の反射がなく、明らかな共振が持続することがない。好ましくは、第２の管５の長さは、脈動による共振を減少させるかあるいはなくすように充分な長さに選択される。好適実施例では、第２の管の長さ対第１の管の長さは、１８０：１〜１３：１であることが好ましい。

第２の管５は、終端要素１１で終端となる。終端要素１１は、第２の管５を閉じるキャップあるいは定常状態データシステムなどの定常的な圧力測定を行う正確な圧力変換器とすることができる。このような正確なシステムの一例は、走査弁（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｖａｌｖｅ）変換器である。終端要素１１においてなされた測定は、実際には遅いかもしれないが、熱的に安定した断熱された環境に位置するために一般により正確である。

本発明のプローブの上述の実施例の構成によって、速い過渡的な圧力変動時に正確な絶対圧力が要求される変換器による圧力測定を行うことが可能となる。同様に、圧力振動および音波の高周波数測定が要求される高速の動圧測定を行うこともできる。最後に、本発明のプローブは、測定環境にさらに侵入する必要なく、熱的に安定した環境において正確な定常状態圧力を測定する能力を提供する。

本発明によって高温環境において絶対圧力および動圧を測定するとともに、精度を損なう共振圧力波の発生を減少させ、かつ上述した目的、手段、および利点を完全に満たすプローブが提供されたことは明らかである。本発明を特定の実施例に則して説明したが、当業者には上述の説明から他の代替物、改良、および変更が明らかとなるであろう。よって、本発明は、請求項の範囲内に含まれる代替物、改良、および変更を含むものである。

本発明に係る直結式プローブの一実施例の説明図である。

符号の説明

１…測定位置
２…第１の管
３…コネクタ
５…第２の管
１１…終端要素
１３…圧力変換器
１５…通路

Claims (21)

1. 測定位置に配置された第１の端部と第２の端部とを備える第１の管と、
   第１の端部と第２の端部とを備える第２の管と、
   変換器を含むとともに第１の管の第２の端部と第２の管の第２の端部とを連結するコネクタと、
   第２の管の第１の端部に接続された終端要素と、を有し、第２の管は、共振の発生を実質的になくすような充分な長さに設けられていることを特徴とするプローブ。
2. 第２の管の長さ対第１の管の長さの比は、１８０：１〜１３：１であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
3. 第１の管の長さは、３〜３６インチであることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
4. 第１の管の長さは、６〜１２インチであることを特徴とする請求項３記載のプローブ。
5. 第１の管の内径は、第２の管の内径と等しいことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
6. 前記コネクタは、第１の管の内径と等しい直径を有する通路を含むことを特徴とする請求項５記載のプローブ。
7. 前記変換器は、耐熱型変換器であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
8. 前記終端要素は、キャップと定常状態データシステムとからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
9. 前記定常状態データシステムは、正確な変換器と走査弁変換器からなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載のプローブ。
10. 第１の管と第２の管とはハイポ管を含むことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
11. 第１の管は、過渡的な絶対圧力および動圧を測定することができる充分な長さとなっていることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
12. 第１の管と、
    第２の管と、
    第１の管と第２の管との間に設けられた第１のセンサと、を有することを特徴とするプローブアセンブリ。
13. 第１の管は、第１のセンサが第１の管内の過渡的な動圧を測定することができるように選択された長さを有することを特徴とする請求項１２記載のプローブアセンブリ。
14. 第１の管の長さは、３〜３６インチであることを特徴とする請求項１３記載のプローブアセンブリ。
15. 第１の管の長さは、６〜１２インチであることを特徴とする請求項１４記載のプローブアセンブリ。
16. 第２の管は、該第２の管内の反射や共振を制限するように選択された長さを有することを特徴とする請求項１２記載のプローブアセンブリ。
17. 第２の管の長さは、少なくとも４０フィートであることを特徴とする請求項１６記載のプローブアセンブリ。
18. 第１のセンサは冷却されていることを特徴とする請求項１２記載のプローブアセンブリ。
19. 第１のセンサは、圧力変換器であることを特徴とする請求項１２記載のプローブアセンブリ。
20. 第２の管に固定された第２のセンサをさらに有することを特徴とする請求項１２記載のプローブアセンブリ。
21. 第１のセンサは、動的な測定を行い、第２のセンサは、静的な状態の測定を行うことを特徴とする請求項２０記載のプローブアセンブリ。

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