JP2005530993A - 液体による壁の湿潤を判断するための装置。 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体による壁の湿潤を判断するための装置に関連する。本発明によれば、超音波がガイド（５，６）を通過し、液体に浸漬された目標物（２）に達することから、受信した信号の或る特性にしたがって目標物の湿潤を推定する。本発明は特に、液体重金属の研究に適している。

Description

本発明の対象は、液体による壁の湿潤を判断するための装置である。

ある技術分野では、この問題に関心が寄せられ、例えばタンク、配管、測定プローブ、原子炉工具の壁が、ナトリウム、カリウム、鉛、ビスマス、その合金である或る種の金属で湿潤されるかどうかを判断することが必要である。場合に応じて、湿潤は不可欠であることも、反対に許容されないこともある。

液体による固体の湿潤は、液体金属と壁との化学的性質に加えて、液体の純度、壁の表面の状態、温度、液体中の吸蔵ガスの性質および存在、壁が存在する中に液体金属が侵入する時間とを含めた多くの要因に左右される現象である。湿潤とは、金属が原子レベルで壁に付着することと定義され、これを直接的に判断することは容易でない。必要であれば対象物の制御試料に対して作業を行うことにより、液体金属槽に浸漬された対象物の壁における湿潤、その有無、中間状態を判断するため、様々な基準と測定方法が考案されている。

そのため、湿潤を液滴の広がりまたは液体金属の毛細現象による上昇と関連付けるという発想が我々には浮かんだが、影響する多数の要因のため非常に正確な結果は得られなかった。

本発明は、様々な範疇の方法に属し、二つの基本的な実施例を含むが、壁と液体の界面を介した超音波の透過に基づいているので、これら実施例は密接に関連している。その一つは、液体による壁の湿潤を判断するための装置であって、液体のための容器と、容器に載置される壁という制御対象物と、超音波の送信器および受信器と、容器を貫通して延長部に配置される２本の導波管とを含み、発信器と受信器はそれぞれ、容器から延出する導波管の端部に取り付けられ、対象物は導波管の間に載置され、対象物は発信器からの波の通過に好都合であるように選択された厚さを有することを特徴とする。そして他の実施例は、液体による壁の湿潤を判断するための装置であって、液体のための容器と、容器に載置される壁という制御対象物と、超音波の送信器および受信器と、容器を貫通する並置された２本の導波管とを含み、発信器と受信器がそれぞれ、容器から延出する導波管の端部に取り付けられ、対象物が導波管の前に載置され、対象物が導波管の間における波の反射に好都合であるように選択された前面を有することを特徴とする。

多くの具体例では、調査を受ける液体が溶融金属である時には、容器は加熱手段を備えるべきであり、導波管は容器の外側に載置された冷却手段を備え、冷却手段は、容器と発信器または受信器のいずれかとの間において導波管の各々を囲繞するケーシングで構成される。

本発明の改良点すべてを、図面によって説明する。

図１は、本発明の第一実施例の装置を示す。この装置は、所望の組成を持つ大気を流入させることのできるカバー１の中に形成され、調査を受ける壁のイミテーションであるとともに、カバー１に含まれる容器４の中で支持体３によって支持される目標物２を含む。相互に対向する２本の導波管５，６は、容器４を貫通して、目標物２から或る距離を終端とする。容器４の密封は導波管５，６のための通路スリーブ７によって保証され、通路スリーブの端部は容器４と、容器４の外側の導波管５，６区分で突出フランジ２０とに、はんだ付けされている。ベローズ８は通路スリーブ７を延長したもので、それ自体は、カバー１に後方で装着されたケーシング１０に接続されたブラケット９まで延在している。ケーシング１０の底部（ブラケット９の付近）には水ケース１１が設けられ、その中身は、入口および出口導管１２，１３によって入れ替えられる。導波管５，６は、中央に凹部が設けられた水ケース１１を貫通し、その端部は、超音波トランスデューサ１５，１６の支持体１４を備え、第１の超音波トランスデューサは超音波を発信するためのものであり、第２の超音波トランスデューサは超音波を受信するためのものである。参照番号１７は、カバー１内の容器４の支持構造の全体を指し、参照番号１８は、所望する温度で実験を行うため容器４を加熱するための手段を指す。通路スリーブ１７の二重はんだ付けによって、容器４は漏出が防止され、水ケース１１は、導波管５，６を流れる熱に対するバリヤとして作用するとともにトランスデューサ１５，１６に達する冷却手段を形成する。導波管５，６の高温部分を被覆するベローズ８は、外側を保護する。容器４の周囲には熱シールド１９も配置されている。

次の図は、湿潤液体を介して本発明で得られる信号の幾つかの例を示し、上方のトレースは発信された信号、下方のトレースは受信された信号を示す。図２Ａでは、目標物２が除去された。図２Ｂの場合には目標物は湿潤状態で据え付けられた。図３の場合には、据え付けられたが、湿潤されていなかった。最後に図２Ｄは、目標物３の中間（部分的）湿潤を示す。湿潤の完全または部分的な欠如は、ガスが吸蔵された接着シートで目標物２を被覆することにより、シミュレーションによって再現された。

目標物２の厚さは、透過性が最高となるように選択される。より詳しく述べると、使用される超音波の半波長に等しいのである。図２Ａは波を適度に減衰する液体を示し、現れる受信器信号は大きい（最初は４６２ミリボルト）。

信号の各々は、発信パルスを表す第１波列の後、導波管５，６の端部における多数の反射によって発生した連続エコーを含む。

図２Ｂは、目標物２による減衰の影響を示し、存在するのは７０ミリボルトの信号のみである。発信導波管５の側で測定される信号は、目標物２における波の反射からのエコー含むことにも言及しておく。

図２Ｃは、受信信号がほぼ完全に消滅した状態を示し、発せられたエネルギーは目標物２の表面に吸収されている。最後に、図２Ｄで得られる結果は、４０ミリボルトという最初の値との中間である。

ゆえに、目標物２の湿潤レベルは目標物２を通過できる信号の強度に比例すると考えられ、発信される信号の強度に左右されることは言うまでもない。検討されるべきは、受信される信号の最初の強度である。

さて、上で完全に説明した設計の或る種の変更について、より簡潔に示す。ここでは参照番号３０が付けられた目標物が適切な形状、例えば凹形状であって、第１導波管５から発せられた波を、切欠き３１で２回の反射を受けた後に第２導波管（６）へと送り返す場合には、導波管５，６は並置されることが、図３Ａから分かる。図３Ｂに見られるように、容器４の壁を通る導波管５，６の密封アセンブリは、フランジ３２の箇所で、容器壁４の孔を閉塞するブラケット３３にガイドをはんだ付けすることによって得られる。導波管５，６は、ブラケット３３のそれぞれの孔を貫通する。容器４とブラケット３３との間には、シールガスケット３４が密着している。

図４の実施例では、導波管５，６はもはや平行でなく収束しており、今度は目標物３５が凹状で、目標物では波の反射が１回のみ生じる。図５では、導波管５，６の両方が直角に配置され、今度は平面形状の目標物３６で反射が行われる。

図６Ａと６Ｂは、別の設計の追加実施例を示し、同様の導波管５，６の代わりに、前のものと（円筒形）と同様の内側導波管３８と外側管形導波管３９とを含む同心の導波管が設けられている。図６Ａの実施例では、内側導波管は発信器であり、図３Ａのように三角形区分を持つ円形切欠き４１を備える目標物４０において、波が２回反射を受ける。しかし、図６Ｂの実施例では、外側導波管３９が発信器であり、波は、前の目標物３５と同様の丸い刻印を備える目標物４２で反射を受けた後、内側導波管３８の入口に向かって反射される。

装置の背面の実施例は、図６Ｃのようなものであり、外側導波管３９は、容器４の壁にねじ止めされるとともに波の伝導のための管形部分の周囲でガスケット４５を密着状態で囲繞するブラケット４４にはんだ付けされたフランジ４３を含む。外側導波管３９はさらに、内側導波管３８を支持する内側フランジ４６を含み、同じ内側導波管３８をセンタリングするためのフランジ４７が前のフランジの下に配置されている。内側導波管３８の支持リング４８が、内側フランジ４６に装着されている。独自のトランスデューサ４９が装着されている。これは二重の機能を持つ。つまり、発信および受信用の圧電部品５１，５２が下に付着された独自のコア５０を含むのである。コア５０のキャビティでは、圧電部品５１，５２の後方にダンパ５３，５４が収容されている。導体５５，５６は、図示されていない信号発生・測定用の部分に圧電部品を接続する。最後に、前面ブレード５７は部品５１，５２を被覆して、導波管３８，３９との接続を行う。

後の実施例はすべて、信号を反射モードで解釈するために設計され、図１の実施例の送信モードのものとは異なる。ここでは、目標物が存在しない時には受信器に戻る信号はない。目標物が存在すると受信信号は常に存在するが、湿潤レベルに応じて、発信信号に対する位相のずれが変化する。湿潤が完全である時には、この位相のずれはゼロであるのに対して、湿潤が存在しない時には位相のずれは最大である。そのためこの場合には、信号の詳細な時間分析を行うべきである。

一般的に、液体が溶融金属である場合には、導波管は液体からの熱に耐えることが重要である。例えばこれは金属であるか、別の液体を収容するケーシングで構成される。目標物が浸漬された液体が目標物を完全に湿潤させることも重要であり、これは、他の機能は持たないがこの湿潤は保証する適切な物質で目標物をコーティングすることにより保証されることもある。

本発明による装置の全体図である。 関係する信号を示した図である。 関係する信号を示した図である。 関係する信号を示した図である。 関係する信号を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。

Claims (7)

1. 液体による壁の湿潤を判断するための装置であって、該液体のための容器（４）と、該容器に載置される壁という制御対象物（２）と、超音波の発信器および受信器（１５，１６）と、該容器を貫通して延長部に配置された２本の導波管（５，６）とを含み、該発信器および受信器がそれぞれ、該容器から延出する該導波管の端部に取り付けられ、該対象物（２）が導波管の間に載置され、該対象物（２）が該発信器からの波の通過に好都合であるように選択された厚さを持つことを特徴とする液体による壁の湿潤を判断するための装置。
2. 液体による壁の湿潤を判断するための装置であって、該液体の容器（４）と、該容器に載置される壁という制御対象物（２）と、超音波の発信器および受信器と、該容器を貫通する並置された２本の導波管とを含み、該発信器および受信器がそれぞれ、該容器から延出する該導波管の端部に取り付けられ、該対象物（２）が該導波管の前に載置され、該対象物が、該導波管の間における波の反射に好都合であるように選択された前面を有することを特徴とする液体による壁の湿潤を判断するための装置。
3. 前記容器（４）が加熱手段を備えるとともに、前記導波管が該容器の外側に載置された冷却手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体による壁の湿潤を判断するための装置。
4. 前記冷却手段が、前記容器と、前記発信器と前記受信器のいずれかとの間において前記導波管の各々を囲繞するケースで構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体による壁の湿潤を判断するための装置。
5. 前記導波管が、前記容器における前記液体の湿潤に好都合であるコーティングで被覆されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体による壁の湿潤を判断するための装置。
6. 前記導波管の周囲に密封・熱絶縁システムを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体による壁の湿潤を判断するための装置。
7. 前記密封システムが、前記導波管の一区分の周囲に配置されるとともに、前記容器に装着されたブラケットまたはスリーブ、あるいは容器そのものに結合されたフランジを含み、前記熱絶縁システムが、該フランジと前記冷却ケースとの間に延在するスリーブまたは絶縁ベローズを含むことを特徴とする請求項４又は６に記載の液体による壁の湿潤を判断するための装置。

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