JP4773548B2 - 補強ワイヤ破断検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、可撓ホースの破損予知方法および周壁内に所定の長さに亘って螺旋状に巻かれた補強用の金属製ワイヤを埋設した可撓ホースの補強ワイヤの破断を検出しかつ即座に警報を発する前記方法を実施するための補強ワイヤ破断検出装置に関する。

従来、スラリー或いは粒状体を移送するプラスチックス或いはゴム等から成る可撓ホースは、その内面を常時移送物体との摩擦を受けるために磨耗し易く、特に、大きな摩擦力が作用する屈曲部分において磨耗が生じさらに破損に至ることがまま見受けられた。かかる事情を考慮して、一般にこのような用途に適した可撓ホースは補強のために螺旋状に巻いた金属ワイヤを周壁の内部に埋設した可塑材料にて製造されている。

このような可撓ホースは長期間使用しているうちにその内面が移送物との摺動摩擦により摩滅してしまい、可撓ホースの一部が破損してしまうと言った事態は避けられない。しかも破損した場合は、装置全体を一旦停止して交換作業を行わなければならず、著しく作業効率を低下させるものであった。このような事態を回避するために、例えば、内側から内面ゴム層、主補強層、導電体、流出流体吸収層、補助補強層及び外面ゴム層を順次積層して成る多層構造と成し、導電体が流出流体吸収層に漏れ出した流体の圧力により切断又は抵抗値の変化を生じた際に、付属する電子回路により警報を発する警報手段を設けた流体移送用可撓ホースが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

かかるホースにおいて、導電体を切断可能な或いは抵抗値が変化する金属線或いは導電性ゴム部材と成し、その切断或いは変化により実質的に導電体の両端間に並列接続されたライト等の警報手段を点灯することにより、その主補強層群の破損を作業員に認識させると言うものである。

また、可撓ホースの破損を予知する装置として、可撓ホースの外周面に圧力変換器を取り付けて可撓ホースに加わった突発的に生じた大きなサージ圧の回数をカウントし、そのカウント値が予め設備診断装置に記録されたホース毎のサージ圧の臨界回数を越えている場合に設備診断装置から警報を発すると言った高圧ゴムホースのバースト予知装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許公開２００２−１８１２５９号公報（第５−６頁、図７〜１２） 特許公開平１１−３０３６４号公報（第１頁、図１）

しかしながら、最初に例示した流体移送用ホースに関しては、ホース本体が極めて複雑な多層構造で出来ておりかつ導電体も別途それらの層間に組み込まれる等、特定の構造を有する可撓ホースにおいてのみ有効な破損予知及び警報装置であって、その警報は破損の直前にのみ導電体の異変に対して発せられるのみで、その瞬間を見落とし或いは聞き落としてしまうと、破損を予知出来なくなってしまうと言った問題がある。

また、次に例示した高圧ゴムホースのバースト予知装置に関しては、比較的複雑な電子装置を使用している割には、サージ圧の回数を基準として警報を発するので、種々雑多な個々のホースの耐久性に正確に対応出来ないと言う欠点を有しているものと認められる。しかるに、本発明の目的は、市販されている簡単な構成の安価な種々の可撓ホースを対象として、操作者においては、正常状態と異常状態とを常時識別可能であると同時に、即座に異常状態を検知して確実にその警報を発し、操作者が可撓ホースの破損を容易かつ確実に予知すること並びに可撓ホースの破損を予知するための補強ワイヤ破断検出装置を提供することにある。

上記した目的は、金属製ワイヤの両端間にリレースイッチにより作動する通電表示手段を備えた検知回路とを電源と共に直列に接続し、同じく前記リレースイッチにより作動する警告表示手段を備えた警報回路を前記検知回路とは別個に前記電源と直列に接続し、前記リレースイッチが、前記検知回路と前記警報回路とに切り替え可能な第１及び第２スイッチ部と、該第１及び第２スイッチ部を交互に作動させるための駆動部とから構成され、前記通電表示手段が、前記リレースイッチの駆動部と並列に接続され、前記補強ワイヤに破断が生ずると、前記第１スイッチ部がオフになり検知回路を遮断して通電表示手段をオフにし、それと同時に前記第２スイッチ部がオンになることにより警報回路を作動させて警告表示手段をオンにするように成した請求項１に記載された本発明の補強ワイヤ破断検出装置によって達成される。

かかる構成により、可撓ホースの金属製ワイヤに断線部分が存在しない正常な状態においては、リレースイッチの第１スイッチ部はオンであるので、常時検知回路は作動して操作者に通電表示手段によって可撓ホースが正常な状態である旨を認識せしめ、一度、補強ワイヤに断線が生じた異常な状態になると、リレースイッチの第１スイッチ部がオフとなり検知回路をオフにすると同時に、リレースイッチの第２スイッチ部がオンとなり警報回路を作動させるように切り替えて、警告表示手段によって操作者に可撓ホースに異常が発生した旨を確実に知らせることが出来る。

また、かかる構成により、常時、通電表示手段と警告表示手段の何れか一方のみが作動している状態となり、両方の表示手段が同時に作動或いは非作動となるようなことは完全に回避され、操作者は可撓ホースが正常な状態であるか若しくは異常な状態であるかを迷うことなく確実に認識可能であり、同時に異常事態発生の見落としも確実に回避される。

請求項２に記載された本発明による補強ワイヤ破断検出装置によれば、前記駆動部は電磁式ソレノイドで構成されている。かかる構成により、温度，湿度等の外部環境に左右されない確実な作動状態が得られかつその簡単な構成により、確実なスイッチ部の切り替えが行える。

請求項３に記載された本発明による補強ワイヤ破断検出装置によれば、前記通電表示手段及び前記警告手段とが、共に光電装置又は光電装置と警音装置との組み合わせで形成されている。かかる構成により、操作者は可撓ホースの状態を作業中にも手を休める事無く目視により容易且つ確実に識別することが可能であり、操作者に特別に監視のための負担を強いるようなことは回避される。

また、本発明による上記した方法を実施するための補強ワイヤ破断検出装置は、周壁内に所定の長さに亘って螺旋状に巻かれた補強用の金属製ワイヤを埋設した可撓ホースの破損を予知するために、補強ワイヤの破断を検出しかつ即座に警報を発する補強ワイヤ破断検出装置において、前記金属製ワイヤの両端間に、電源とリレースイッチにより作動する通電表示手段を備えた検知回路とを直列に接続すると共に、同じくリレースイッチにより作動する警告表示手段を備えた警報回路を前記検知回路とは別個に前記電源と直列に接続し、前記補強ワイヤに破断が生ずると、前記リレースイッチはオフになり検知回路を遮断して通電表示手段を非作動にし、それと同時にリレースイッチがオフになることにより警報回路が作動されて警告表示手段を作動するように成した構成としたので、市販されている簡単な構成の安価な可撓ホースを対象として、常時、正常状態と異常状態とを識別可能であると同時に、即座に異常状態を検知して確実に異常状態を示す警報を発し、操作者が可撓ホースの破損を容易かつ確実に予見することが可能であると言った効果が得られる。

図１は本発明による補強ワイヤ破断検出装置の概略図である。 可撓ホースの周壁内に埋設された補強ワイヤの斜視図である。 ５層構造を有した可撓ホースの一部切欠き断面図である。 図１に示した可撓ホースが移送物体との接触摩擦によって内面被覆層が磨耗した初期段階を示す可撓ホースの断面図である。 図４の状態から磨耗が進行して内側補強層を磨耗して補強ワイヤが露出した状態を示す断面図である。 図５の状態から更に磨耗が進行して補強ワイヤが磨耗した状態を示す断面図である。 図６の状態から磨耗が更に進行して補強ワイヤが破損した状態を示す断面図である。 図７の状態から更に進行して外面被覆層にまで磨耗が進行して可撓ホース自体が破損した状態を示す断面図である。

以下、本発明による補強ワイヤ破断検出装置の１つの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明による補強ワイヤ破断検出装置の概略図であり、図２は可撓ホースの周壁内に埋設された補強ワイヤの斜視図であり、図３は、５層構造を有した
可撓ホースの一部切欠き断面図である。図４は、図１に示した可撓ホースが移送物体との接触摩擦によって内面被覆層が磨耗した初期段階を示す可撓ホースの断面図であり、図５は、図４の状態から磨耗が進行して内側補強層を磨耗して補強ワイヤが露出した状態を示す断面図であり、図６は、図５の状態から更に磨耗が進行して補強ワイヤが磨耗した状態を示す断面図であり、図７は、図６の状態から磨耗が更に進行して補強ワイヤが破損した状態を示す断面図であり、図８は、図７の状態から更に進行して外面被覆層にまで磨耗が進行して可撓ホース自体が破損した状態を示す断面図である。

図１を参照すると、本発明による補強ワイヤ破断検出装置１が適用される可撓ホース１００は、両端が金属製の継手フランジ１０２によって、その周壁１０１の長さが規制されている。

更に、図３から明らかなように、周壁は５層構造と成っており、最内側から、スラリー等の移送物体が直接接触するゴムが好ましい内面被覆層１１０、ポリエステル製のコードが好ましい内側補強層１０８、鋼線が好ましい所定の長さに亘って螺旋状に巻かれた補強ワイヤ１０３、ゴムが好ましい中間層１０９、更に帆布或いはゴムが好ましい外面被覆層１１０から形成されている。

いずれにしても補強ワイヤ１０３は導電性の材料であるので、その内側及び外側に接触する層は電気的絶縁性を備えた弾性材料でなくてはならない。そして、使用に際しては可撓ホース１００の貫通孔にはスラリー等の移送物流が矢印Ｆの方向に通過する。この種の可撓ホースは一般的に市販されており、何ら特別な構造を備えたものではない。

図４〜９において移送物の流れが可撓ホース内でその周壁１０１を磨耗してゆくありさまが順を追って示されている。図４において、移送物体の流れは常時内面被覆層１０７に接触するので、この被覆層１０７は、特に流動抵抗の大きな部分において激しく磨耗して凹陥部１１１が初期段階において形成される。図５において、凹陥部１１１は更に内側補強層１０８にまで進行し、その外側に設けられた補強ワイヤ１０３及び中間層１０９が凹陥部１１１に露出するようになる。図６において、移送物の流れは、凹陥部１１１に露出した補強ワイヤ１０３を磨耗するようになり、補強ワイヤ１０３の露出部分はその径を減少されて、極めて脆弱な状態となる。図７において、さらに補強ワイヤ１０３の露出部分は摩滅して破断する。かかる状態において、図１に示された本発明による破断検出装置１が作動する。

起こってはならないことであるが、移送物の流れは更に中間層１０９を侵食して図８に示されるように外面被服層１１０までも突き破ってしまい、凹陥部１１１は遂に開口１１２に発展してしまう。かかる状態になると、当然、可撓ホース１００内の移送物は開口１１２から外に漏れ出してしまう。この事態に至っては可撓ホース１００の交換作業は不可避となり、またその作業に要する時間並びに手間は膨大なものとなってしまう。また移送物が危険物である場合は、破損部分からの飛散は、その周辺へ計り知れない影響を及ぼすものとなる。従って、本発明による補強ワイヤ破断検出装置１及びかかる装置を用いた破損予知方法は、上記したような起こってはならない事態を事前に確実に回避するために提案されたものである。

さらに、図２から明らかなように、金属製の補強ワイヤ１０３の両端部１０４は密巻きになっており、継手フランジ１０２の円筒状の内端部１０５を外側から部分的に取り囲んで、継手フランジ内端部１０５に対して剛性を以って緊蹄すると同時にホース中央領域における可撓性をも確保するための遷移領域を形成している。なお、かかる構成は市販の可撓ホースに共通したものである。さらに、これら両端部１０４には可撓ホース１００の周壁１０１を貫通して入力端子１０から延びる導電性のリード線１０６が接続されている。

更に、図１を参照して本発明による補強ワイヤ破断検出装置１を詳しく説明する。補強ワイヤ破断検出装置１は検知回路４と警報回路５とから構成されており、これらの回路は互いに共通の電源２に直列に接続されており、さらに過電流が回路内に流れた際に備えて、装置の安全のために漏電遮断器３が電源２の手前に設けられている。電源２は当然のことながら変圧器や整流器等が内装されており、安定した電圧で電流を装置全体に供給している。

検知回路４はリレースイッチ４０を備えており、このリレースイッチ４０は便宜上スイッチ部４２及び４３で構成される２個の部品として説明及び図示しているが、本願発明において本質的には２つの接点を備えた切り替えスイッチで構成されている。かかる２つのスイッチ部４２及び４３は１つの駆動部４１によって検知回路４と警報回路５とを交互に作動させるために配設されている。そして、駆動部４１は電源２から伸びる一方の供給線に対して検知回路４内で後述する通電表示手段６と並列に接続されかつそれ自体好ましくは電磁式ソレノイドで構成されている。

そして、検知回路４は、好ましくはランプ等の光電装置で形成されている通電表示手段６を備えている。その際、通電表示手段６の一方の側は、この実施例においては一方のスイッチ部４２を介して駆動部４１と同じ電源２から伸びる一方の線に接続されている。さらに、この検知回路４を構成する電源２から伸びる他方の線は、可撓ホース１００の金属製の補強ワイヤ１０３の一端に、一方の入力端子１０から伸びるリード線１０６を介して接続され、補強ワイヤ１０３の他端には、他方の入力端子１０から伸びる他方のリード線に接続されている。さらに、この他方の入力端子１０はリレースイッチ４０の駆動部４１と通電表示手段６の他方の側に接続されている。勿論、これら他方の入力端子１０、駆動部４１及び通電表示手段６を結ぶ他方の側の線は装置アースとしても良い。

一方、警報回路５は電源２から伸びる前記した検知回路４と共通の線に、他方のスイッチ部４３を介して、好ましくは発光ダイオード、ランプ、ブザー、チャイム等の表示若しくは発音装置で形成されている警告表示手段７を直列に接続した閉回路を構成している。かかる警報回路５の構成において、他方のスイッチ部４３は、リレースイッチ４０の駆動部４１の作動及び非作動状態に依存して検知回路４の一方のスイッチ部４２と交互に切り替わるようになっている。

例えば、駆動部４１が検知回路４の作動状態に呼応して駆動部４１が作動状態にある時は、一方のスイッチ部４２はオンとなり通電表示手段６もオンとなるが、反面、他方のスイッチ部４３はオフとなり警告表示手段７もオフとなる。これとは逆に、図１に示されているように、補強ワイヤ１０３が断線すると、検知回路４はオフとなり、同時に一方のスイッチ部４２もオフとなるが、他方のスイッチ部４３はオンとなり、警報回路５はオンになり、警告表示手段も作動する。

従って、図３に示したように補強ワイヤ１０３に破断が生ずると、リレースイッチ４０がオフになり検知回路４を遮断して通電表示手段６を非作動にし、それと同時にリレースイッチ４０がオフになることにより警報回路５が作動されて警告表示手段７を作動する。かかる構成により、可撓ホース１００の金属製ワイヤ１０３に断線部分が無い正常な状態においては、リレースイッチ４０は作動状態にあるので、常時、検知回路４は作動して操作者に通電表示手段によって可撓ホースが正常な状態である旨を認識せしめることとなる。

これとは逆に、一度、補強ワイヤ１０３に断線が生じた異常な状態になると、リレースイッチ４０はオフとなり検知回路４をオフにすると同時に、リレースイッチは警報回路５を作動させるように切り替えて、警告表示手段７によって操作者に可撓ホース１００に異常が発生した旨を確実に知らせることが出来る。従って、通電表示手段６と警告表示手段７とが同時に作動されることは完全に回避され、操作者は可撓ホース１００が正常な状態であるか若しくは異常な状態であるかを迷うことなく常時確実に認識することが出来、同時に異常事態発生の見落としも確実に回避されることとなる。

本発明による補強ワイヤ破断検出装置によれば、リレースイッチ４０の駆動部４１を電磁式ソレノイドとした構成により、温度，湿度等の外部環境に左右されない確実な作動状態が得られる。そしてその簡単な構成により、間違いのない確実なスイッチ部の切り替えが行える。

本発明による補強ワイヤ破断検出装置によれば、通電表示手段６及び警告手段７とが共に光電装置又は光電装置と警音装置との組み合わせで形成されていることで、操作者は可撓ホースの状態を作業中にも手を休める事無く目視により容易且つ確実に識別可能であるので、操作者に特別に監視のための負担を強いるようなことは回避される。

１ 補強ワイヤ破断検出装置
２ 電源
３ 漏電遮断器
４ 検知回路
５ 警報回路
６ 通電表示手段
７ 警告表示手段
１０ 入力端子
４０ リレースイッチ
４１ 駆動部
４２ 一方のスイッチ部
４３ 他方のスイッチ部
１００ 可撓ホース
１０１ 周壁
１０２ 継手フランジ
１０３ 補強ワイヤ
１０４ 両端部
１０５ 内端部
１０６ リード線
１０７ 内面被覆
１０８ 内側補強層
１０９ 中間層
１１０ 外面被覆層
１１１ 凹陥部
１１２ 開口
Ｆ 流体流

Claims (3)

1. 周壁内に所定の長さに亘って螺旋状に巻かれた補強用の金属製ワイヤを埋設した可撓ホースの破損を予知するために、補強ワイヤの破断を検出しかつ即座に警報を発する補強ワイヤ破断検出装置において、
   前記金属製ワイヤの両端間に、リレースイッチにより作動する通電表示手段を備えた検知回路とを電源と共に直列に接続し、
   同じく前記リレースイッチにより作動する警告表示手段を備えた警報回路を前記検知回路とは別個に前記電源と直列に接続し、
   前記リレースイッチが、前記検知回路と前記警報回路とに切り替え可能な第１及び第２スイッチ部と、該第１及び第２スイッチ部を交互に作動させるための駆動部とから構成され、
   前記通電表示手段が、前記リレースイッチの駆動部と並列に接続され、
   前記補強ワイヤに破断が生ずると、前記第１スイッチ部がオフになり検知回路を遮断して通電表示手段をオフにし、それと同時に前記第２スイッチ部がオンになることにより警報回路を作動させて警告表示手段をオンにするように成したことを特徴とする補強ワイヤ破断検出装置。
2. 前記駆動部が、電磁式ソレノイドで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の補強ワイヤ破断検出装置。
3. 前記通電表示手段及び前記警告手段とが、共に光電装置又は光電装置と警音装置との組み合わせで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強ワイヤ破断検出装置。

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