JP2010190760A

JP2010190760A - 非ニュートン流体の流動状態監視センサーおよび流動状態監視用管継手

Info

Publication number: JP2010190760A
Application number: JP2009036091A
Authority: JP
Inventors: Matsuo Yoshimoto; 松男吉本; Katsuhide Mori; 克英森
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】動作信頼性の高い非ニュートン流体の流動状態監視センサーおよびそれを用いたグリース流監視用管継手を提供する。
【解決手段】曲げ変形に応じた電気信号を出力する部材、例えばピエゾ素子と、前記部材を覆う弾性体と、前記弾性体の外表面にバネで連結された複数の剛性体を備えた非ニュートン流体、例えば、グリースの流動状態監視センサーであって、前記剛性体は、前記非ニュートン流体の流動により前記剛性体の連結部で折れ曲がり、前記非ニュートン流体の流動が停止すると前記バネの作用により前記剛性体の連結部での折れ曲がりが解消されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流動状態を検出するセンサー及びそれを用いた流動状態監視用管継手に関し、特にグリース等非ニユートン流体を対象とし、製鉄設備として数多く使用される圧延機等回転機械へのグリースの給脂状態の監視に好適なものに関する。

圧延機や搬送装置などの回転機械は、一定期間毎にグリースなどの潤滑剤を給脂することが必要で、給脂状態を監視する監視装置や、監視装置用のセンサーが種々提案されている。

特許文献１は、給脂状態を監視するセンサーに関し、潤滑剤の流れにより曲げ変形を受ける部材に、歪を感知して電気信号を発生するピエゾ素子などの圧電素子や歪検出素子を取り付け、検出部とした給脂状態監視センサーが記載されている。

ピエゾ素子などの圧電素子や歪検出素子の場合、電源を供給する必要がなく、センサーを小型、安価とすることが可能である。

特許文献２は、給脂状態監視装置として、給油経路にオイルの流れによって移動させられるピストンと、ピストンの移動を検知する無接点センサーとしての磁気センサーからなる油流検知装置が記載されている。
特許文献３は、給脂状態監視装置として、補給されるグリースが流れる配管内にバネを支持された可動体と、可動体の変位に基づいてグリースの流れを検出するグリース補給確認装置が記載されている。

尚、操業現場においては自動集中潤滑装置から分配弁を経て各装置に給脂する方法が一般的に採用されている。給脂状態は分配弁の開閉回数や、各装置直近に取り付けた圧力センサーで監視されるが、前者の場合は、分配弁以降の給脂状態が検出できず、後者の場合は、高価な圧力センサーを各装置ごとに配置し、電源を供給するための配線工事も必要とするため設備費が高額となることが課題とされている。

特開２００４−４４７５２号公報特開平１１−２７０７８８号公報特開２００３−６５４９４号公報

ところで、製鉄所においては、潤滑剤を必要とする装置の環境はその配置位置、及び季節的要因によって大きく変動し、グリースを潤滑剤とする場合、非ニュートン流体的挙動を示し、給脂も、２時間に一回程度、２〜３秒間グリースを流すといった、間欠的な作業である。

そのため、図４に示すようにピエゾ素子２の表裏両面を補強板４で挟み、更に全体を弾力性のある被覆材３で覆った構成の特許文献１記載のセンサーでは、当該補強板４の剛性が過大な場合には、グリースが流れてもピエゾ素子２は撓まず、あるいは撓んでもその変形は微小である。

一方、図５は、グリース流監視用管継手１０を組み込んだグリース給脂系の一例で、給脂本管３０に取り付けた分配弁２０と工場内の回転装置４０間にグリース流監視用管継手１０を配置するが、センサー１の補強板の剛性が弱い場合、グリース流が停止してもその非ニュートン流体の性質（流体と固体の両方の性質を併せ持つ）により、補強板が撓んだ状態（点線で示す）からなかなか元の状態に戻らない。

このように、特許文献１記載のピエゾ素子を用いた装置では、グリースの流れで適量に曲り変形し、且つグリース流の停止で元の状態に戻るための補強板や被覆材の選定が難しく、使用上、製作上の負担が大きい。

特許文献２記載の検出方法は、スプリングの反力以上の圧力でないと作動せず、そのためグリースの流れが微小の場合には圧力が微小となりグリースの流れの検知ができない。

特許文献３記載の確認装置では、可動体とハウジング間の隙間が大きいとその隙間からグリースが流れ可動体の動きが小さくなり、逆に隙間が小さいと可動体とハウジング間の「せり」により可動体が動作しなくなるなど季節によって検出精度の信頼性が変動する。

そこで、本発明は、グリースの流れが間欠的であっても検出精度が高い、簡便な構造で、監視員の調整作業の負荷も小さいグリース流監視用センサーおよびそれを用いたグリース流監視装置を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．曲げ変形に応じた電気信号を出力する部材と、前記部材を覆う弾性体と、前記弾性体の外表面にバネで連結された複数の剛性体を備えた非ニュートン流体の流動状態監視センサーであって、前記剛性体は、前記非ニュートン流体の流動により前記剛性体の連結部で折れ曲がり、前記非ニュートン流体の流動が停止すると前記バネの作用により前記剛性体の連結部での折れ曲がりが解消されることを特徴とする非ニュートン流体の流動状態監視センサー。
２．前記部材が、ピエゾ素子であることを特徴とする１記載の非ニュートン流体の流動状態監視センサー。
３．分配弁からグリース潤滑を必要とする装置までのグリース供給経路に取り付けられるグリース流監視用管継手であって、前記グリース流監視用管継手は一端が流入口部で他端が流出口部を備えた胴部と、前記胴部と略直交するセンサー取り付け部を備え、前記センサー取り付け部には１または２記載の非ニュートン流体の流動状態監視センサーが、前記胴部内を流動するグリース流によって曲げ変形が生じる位置および向きに取り付けられていることを特徴とするグリース流監視用管継手。

本発明によれば、グリース給脂経路におけるグリース給脂状態を簡便且つ確実に監視することが可能で産業上極めて有用である。

本発明の一実施例に係る流動状態監視センサーの構造を説明する概略断面図。図１に示した直線状の流動状態監視センサーがグリース流によって曲げ変形した状態を示す模式図。グリース流監視用管継手を組み込んだグリース給脂系の一例を示す模式図。流動状態監視センサーの構造の従来例。従来例のグリース流監視用管継手を組み込んだグリース給脂系の一例を示す模式図。

本発明の非ニュートン流体の流動状態監視センサーは、曲げ変形に応じた電気信号を出力する部材を弾性体で覆い、更に、その表面に、バネで連結される、分割された剛性体を取り付けることを特徴とする。以下、前記部材をピエゾ素子、非ニュートン流体をグリースとして、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る流動状態監視センサーの構造を説明する概略断面図で、図において１は流動状態監視センサー、２はピエゾ素子、３は弾性体、４ａ，４ｂは剛性体、５は剛性体４ａ，４ｂを連結する蝶番状のバネを示す。

図示した流動状態監視センサー１はピエゾ素子２を弾性体３で覆い、更に、弾性体３の表面に剛性体４ａ，４ｂを取り付ける。剛性体４ａ，４ｂは、グリース流により流動状態監視センサー１のピエゾ素子２が容易に曲げ変形する位置において蝶番状のバネ５によって連結されている。

図２は、グリース流によって、直線状の流動状態監視センサー１が曲げ変形した状態を示す模式図であり、剛性体４ａ，４ｂは蝶番状のバネ５で連結されているので、グリース流により、剛性体４ａがグリース流の川下に押し下げられる。この時、ピエゾ素子２がこの連結部で曲げ変形を受けるため、電圧が発生し、グリースが流動したことを検出することができる。

一方、グリース流が止まると、バネ５の反発力で、流動状態監視センサー１は直線状付近に戻る。したがって、曲げ変形を受けていたピエゾ素子２も元の直線状付近に戻るため、発生していた電圧がなくなるか、あるいは電圧が変化するので、グリース流の停止を検出することができる。

図３は、本発明のグリース流監視用管継手１０を組み込んだグリース給脂系の一例であり、給脂本管３０に取り付けた分配弁２０と工場内の回転装置４０間にグリース流監視用管継手１０が配置されている。そして、本発明のグリース流監視用管継手１０は、一端が流入口部で他端が流出口部を備えた胴部と、該胴部と略直交して倒立するセンサー取り付け部を備え、その略中心に流動状態監視センサー１が取り付けられている。なお、流動状態監視センサー１は、蝶番状のバネ５により連結された部分においてグリース流によって曲げ変形が生じるように、剛性体４ａの面がグリースの流れ方向に垂直となるように取り付けられる。

流動状態監視センサー１において、剛性体４ａ，４ｂを蝶番状のバネ５で連結する連結位置（流動状態監視センサー１の全長をＬ１，Ｌ２に分割する位置）は、流動状態監視センサー１を用いた流動状態監視装置を製作する際、予備的実験により求める。

例えば、図３に示したグリース供給経路に取り付けられるグリース流監視用管継手のセンサー取り付け部に流動状態監視センサー１を取り付ける際、胴内のグリース流に少なくとも先端部が浸漬するように取り付けるので、そのような場合において、安定してグリース流検出信号が得られるように、Ｌ１，Ｌ２およびバネ５の反発力（バネ定数）を規定する。

なお、図２では、幅方向に長い１つの蝶番状のバネ５によって剛性体４ａ，４ｂを連結しているが、幅の狭い蝶番状のバネ５を複数用意し、使用する狭幅の蝶番状のバネ５の個数によってバネ定数を調整してもよい。

本発明に係る流動状態監視センサー１は、ピエゾ素子等の曲げ変形に応じた電気信号を出力する部材を用いるため、簡便な構造である。さらに、蝶番状のバネ５の支持端部が剛性体４ａ，４ｂに取り付けられるので、グリース流によって蝶番状のバネ５による連結部のみが折れ曲がるとともに、グリース流の停止時にはバネ５の本来の反発力で流動状態監視センサー１は直線状に戻されるため、動作信頼性が高い。

１流動状態監視センサー
２ピエゾ素子
３弾性体
４ａ，４ｂ剛性体
５バネ
１０グリース流監視用管継手
２０分配弁
３０給脂本管
４０回転装置

Claims

曲げ変形に応じた電気信号を出力する部材と、前記部材を覆う弾性体と、前記弾性体の外表面にバネで連結された複数の剛性体を備えた非ニュートン流体の流動状態監視センサーであって、前記剛性体は、前記非ニュートン流体の流動により前記剛性体の連結部で折れ曲がり、前記非ニュートン流体の流動が停止すると前記バネの作用により前記剛性体の連結部での折れ曲がりが解消されることを特徴とする非ニュートン流体の流動状態監視センサー。
前記部材が、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１記載の非ニュートン流体の流動状態監視センサー。
分配弁からグリース潤滑を必要とする装置までのグリース供給経路に取り付けられるグリース流監視用管継手であって、前記グリース流監視用管継手は一端が流入口部で他端が流出口部を備えた胴部と、前記胴部と略直交するセンサー取り付け部を備え、前記センサー取り付け部には請求項１または２記載の非ニュートン流体の流動状態監視センサーが、前記胴部内を流動するグリース流によって曲げ変形が生じる位置および向きに取り付けられていることを特徴とするグリース流監視用管継手。