JP4986879B2 - Thermocouple adapter structure and sheath thermocouple - Google Patents
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Description
本発明は、シース熱電対のシース部と補償導線を接続するために使用する熱電対アダプター部及びシース熱電対に関する。 The present invention relates to a thermocouple adapter portion and a sheath thermocouple used for connecting a sheath portion of a sheath thermocouple and a compensation lead wire.
ここでは、発電所等におけるガスタービンのバレル壁に取り付けて、排ガス温度測定に使用するシース熱電対を例に採り説明する。本発明の熱電対は、上記排ガス温度測定用に限られず、耐熱性・耐振性が要求されるあらゆる部位の測温に適用できる。 Here, a sheath thermocouple that is attached to the barrel wall of a gas turbine in a power plant or the like and used for exhaust gas temperature measurement will be described as an example. The thermocouple of the present invention is not limited to the above-described exhaust gas temperature measurement, and can be applied to temperature measurement at any part where heat resistance and vibration resistance are required.
シース熱電対は、上記排ガスのような高温腐食性ガス(400〜600℃)の感温手段として多用されている。 Sheath thermocouples are frequently used as temperature sensing means for high-temperature corrosive gas (400 to 600 ° C.) such as the exhaust gas.
シース熱電対12は、例えば、シース部14と、補償導線部16とを備え、シース部14と補償導線部16を接続するアダプター部18とを備えた構成である(図1参照)。
The
アダプター部18は、シース部14のシース管(金属管)から突出させた一対の素線と、補償導線部16の保護チューブから突出させた一対の導線との線接続部を固定して覆うものである。
The
例えば、金属製スリーブ(金属管)で、両端をシース部(シース管)及び補償導線部(保護チューブ)の各外周にカシメ結合して形成される両端閉じ環状空間に、充填材(絶縁固定材)を充填して線接続部を固定していた。 For example, a metal sleeve (metal tube) is filled with a filler (insulating fixing material) in an annular space formed by crimping the both ends of the sheath portion (sheath tube) and the compensating conductor portion (protective tube). ) To fill the wire connection.
上記充填材としては、特許文献1・2の如く、耐熱性有機高分子が、又は、特許文献3・4の如く、絶縁無機粉体(例えばマグネシア)が使用されていた。そして、ガスタービンのように超高温(1000℃前後以上)まで測定する場合は、絶縁無機粉体を充填材とするものを使用していた。 As the filler, a heat-resistant organic polymer is used as in Patent Documents 1 and 2, or an insulating inorganic powder (for example, magnesia) is used as in Patent Documents 3 and 4. And when measuring to ultra high temperature (about 1000 degreeC or more) like a gas turbine, what used insulating inorganic powder as a filler was used.
ここで、補償導線部16は、通常、一対の(補償)導線が、グラスウール等で被覆され、さらに、ステンレス線編組、ステンレス蛇腹管等からなる保護チューブで被覆された湾曲可能なものである。補償導線の長さは、ガスタービンの場合、通常、360〜500mmである。
Here, the compensating
そして、シース熱電対12のガスタービンのバレル壁28への取り付けは、下記の如く行う。
The
ガスタービンの測温個所のバレル壁28は、熱電対取付け座管30が貫通して取り付けられている。また、シース熱電対12のシース部14の中間部には、固定用ニップル32が取り付けられている。
The
そして、シース熱電対12のシース部14を、熱電対取付け座管30に挿入してニップル32で固定した後、補償導線部16の他端の芯線34を、接続端子36を介して、基準接点装置(変換器)(図示せず)に接続する。
Then, after the
そして、従来のシース部14の長さは、通常、2500〜3000mmと相対的に長かった。アダプター部18を炉壁からの熱・振動影響を余り受けない部位(通常、バレル壁から1500〜2500mm)に位置させるためである。アダプター部が熱・振動影響を受けると、アダプター部において断線が発生するおそれがある。
And the length of the
しかし、シース部14の長さが長いと、相対的に補償導線部の余剰長さが大きくなって補償導線部16の湾曲率(曲げ曲率)が高くなる。すると、補償導線部の戻り力が大きくなり、熱電対の取り付け・取り外しの作業が困難となる。
However, if the length of the
また、該熱電対の取り付け・取り外しに際して、上記戻り力が熱電対のシース部元部及びアダプター部に繰り返して作用することになる。この際、熱電対のシース部やアダプター部に断線が発生するおそれがあり、熱電対のシース部・アダプター部は、全部、補償導線部から切り離して、毎回取り替えていた。ちなみに、発電所のガスタービン(5軸)は、例えば、一軸あたり21本の熱電対を取り付けていた。 In addition, when the thermocouple is attached / detached, the return force repeatedly acts on the sheath part base part and the adapter part of the thermocouple. At this time, there is a risk of disconnection of the sheath portion and adapter portion of the thermocouple, and the sheath portion and adapter portion of the thermocouple are all separated from the compensating conductor portion and replaced every time. Incidentally, the gas turbine (5 shafts) of the power plant has, for example, 21 thermocouples attached to one shaft.
なお、特許文献1〜4は、特許庁電子図書館の公報テキスト検索で、論理式「(要約+請求の範囲)熱電対AND(同)アダプターAND(IPC)G01K7/02」でヒットした9件のうちの関連があると見られる4件である。
上記熱電対の取り付け・取り外し作業性の見地から、補償導線部の湾曲率が高いことに起因する戻り力を小さくするために、熱電対のシース管部の長さを短くすることが考えられる。 From the viewpoint of the workability of attaching and detaching the thermocouple, it is conceivable to shorten the length of the sheath tube portion of the thermocouple in order to reduce the return force due to the high curvature of the compensating conductor portion.
しかし、熱電対のシース部長さを短くすると、ガスタービン壁からの伝熱・振動の影響を受ける位置にアダプター部が位置することになる。 However, when the sheath length of the thermocouple is shortened, the adapter portion is positioned at a position that is affected by heat transfer and vibration from the gas turbine wall.
この場合、アダプター部の充填材として無機系(絶縁性無機粉体)のものを使用すれば、耐熱性の要求はある程度解消できるが、耐振性の問題は解決し難いことが分かった。すなわち、シース部素線と補償導線部の線接続部が、バレル壁からの振動を受けて断線し易いことが分かった。 In this case, it was found that the use of an inorganic (insulating inorganic powder) as the filler for the adapter part can eliminate the heat resistance requirement to some extent, but it is difficult to solve the problem of vibration resistance. That is, it has been found that the wire connecting portion between the sheath portion strand and the compensation conducting wire portion is easily broken by receiving vibration from the barrel wall.
本発明は、上記にかんがみて、耐熱性に優れるとともに、耐振性も有する熱電対アダプター部構造及び該アダプター部を備えたシース熱電対を提供することを目的(課題)とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a thermocouple adapter part structure having excellent heat resistance and vibration resistance, and a sheath thermocouple provided with the adapter part.
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意、開発に努力をした結果、断線の主たる理由が下記の如くであることに知見した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made intensive efforts to develop, and as a result, have found that the main reason for the disconnection is as follows.
内部固定材である無機粉体を熱スリーブ内に連続的に振動充填するため、該充填に際して、前記線接続部が振動を繰り返し受ける。このため、該線接続部のロウ付け部が損傷を受けるおそれがある。さらに、内部充填材が粉体であり、且つ、内部移動不能な程度に密でない。このため、タービンバレル壁からの振動を受けると、該線接続部(ロウ付け部)が微振動を受けて、断線が早期に発生し易くなる(耐久性に劣る。)。 Since the inorganic powder as the internal fixing material is continuously vibration filled in the thermal sleeve, the line connecting portion repeatedly receives vibration during the filling. For this reason, there is a possibility that the brazed portion of the line connecting portion may be damaged. Furthermore, the internal filler is powder and is not dense enough to prevent internal movement. For this reason, when receiving vibration from the turbine barrel wall, the wire connecting portion (brazing portion) is subjected to slight vibration, and disconnection is likely to occur early (inferior in durability).
上記知見に基づいて、下記各構成の熱電対アダプター部の構造に想到した。 Based on the above findings, the inventors have arrived at the structure of the thermocouple adapter portion having the following configurations.
1)シース部のシース管から突出した素線と補償導線部の保護チューブから突出した導線との線接続部を覆う熱電対アダプター部の構造であって、
該熱電対アダプター部は、素線と導線との線接続部の周囲を両端が閉じられ密閉的に覆う金属製スリーブと、該金属製スリーブ内に充填され線接続部を絶縁固定する無機系充填材で形成される充填部とを備えたものにおいて、
無機系充填材が、液状硬化タイプの無機系接着剤とされ、さらに、
金属製スリーブ内で、補強部材がシース管と保護チューブとの端部間に両端にカシメ結合部を有して配されている、ことを特徴とする。
1) The structure of a thermocouple adapter part that covers a wire connection part between a wire protruding from a sheath tube of a sheath part and a conductive wire protruding from a protective tube of a compensating lead wire part,
The thermocouple adapter part is composed of a metal sleeve that is closed at both ends and hermetically covering the periphery of the wire connection part between the wire and the conductive wire, and an inorganic filling that is filled in the metal sleeve and insulates and fixes the wire connection part. In what is provided with a filling portion formed of a material,
The inorganic filler is a liquid curing type inorganic adhesive,
In the metal sleeve, the reinforcing member is disposed between the end portions of the sheath tube and the protective tube so as to have caulking coupling portions at both ends.
無機系充填剤を液状硬化タイプの無機系接着剤とすることにより、金属製スリーブ内への充填が容易となる。すなわち、粉末充填の如く、連続的な振動を加える必要がなくなる。すなわち、無機系充填材の充填に際して、線接続部の接続強度に悪影響を与える振動は間欠的でよい。なお、本明細書で、液状とは、本来の液体ばかりでなく、スラリー状、ペースト状のものも含む概念である。 By making the inorganic filler into a liquid curing type inorganic adhesive, filling into the metal sleeve becomes easy. That is, it is not necessary to apply continuous vibration as in powder filling. That is, when the inorganic filler is filled, the vibration that adversely affects the connection strength of the line connecting portion may be intermittent. In the present specification, the liquid state is a concept including not only the original liquid but also a slurry and a paste.
また、補強部材により線接続部に可及的に近い位置で、シース部と補償導線部との結合ができる。シース部と補償導線部との間に大きな引張り力が作用しても、該引張り力の殆どを金属製スリーブで受ける。この際、線接続部が受ける力は、従来のシース部と補償導線部との結合力で引張り力を受ける場合に比して、格段に小さくなる。 Further, the sheath part and the compensating conductor part can be coupled at a position as close as possible to the line connecting part by the reinforcing member. Even if a large tensile force acts between the sheath portion and the compensating conductor portion, most of the tensile force is received by the metal sleeve. At this time, the force received by the wire connecting portion is significantly smaller than when a tensile force is received by the conventional coupling force between the sheath portion and the compensating conducting wire portion.
2)上記構成において、補強部材が、筒状体で形成され、両端がカシメ結合部とされるとともに、中間部に母線方向の切欠き部を有するものとすることができる。無機系接着剤の充填が容易となる。 2) In the above-described configuration, the reinforcing member may be formed of a cylindrical body, both ends may be crimped coupling portions, and a notch portion in the busbar direction may be provided in the intermediate portion. Filling with an inorganic adhesive becomes easy.
3)上記各構成において、(a)金属製スリーブのシース部側及び補償導線部側の双方をカシメ結合部とする構成、又は、(b)金属製スリーブのシース部側をカシメ結合部とし、補償導線部側を液状硬化タイプの無機系シーラントで防湿シール兼固定部とする構成とすることができる。 3) In each of the above configurations, (a) a configuration in which both the sheath portion side and the compensating conductor portion side of the metal sleeve are caulking coupling portions, or (b) the sheath portion side of the metal sleeve is caulking coupling portions, The compensation conducting wire part side can be configured as a moisture-proof seal and fixing part with a liquid curing type inorganic sealant.
上記(a)の場合、(b)の場合に比して、金属製スリーブの補償導線部に対する固定力が増大する。(b)の場合、金属製スリーブの補償導線部側のカシメ作業が不要となり、また、補償導線部側からの湿気の滲入を低減できる。 In the case of the above (a), the fixing force of the metal sleeve to the compensating conductor portion is increased as compared with the case of (b). In the case of (b), the caulking work on the compensating conductor portion side of the metal sleeve is not necessary, and the infiltration of moisture from the compensating conductor portion side can be reduced.
上記(a)の場合、金属製スリーブの少なくとも補償導線部側のカシメ結合部の内側に、液状硬化タイプの無機系シーラントで防湿シール部を形成すれば、補償導線部側からの湿気の滲入を低減できる。 In the case of (a) above, if a moisture-proof seal part is formed with a liquid curing type inorganic sealant at least inside the caulking joint part on the compensation conductor part side of the metal sleeve, moisture permeation from the compensation conductor part side is prevented. Can be reduced.
4)上記各構成において、金属製スリーブ及び補強部材におけるシース部側のカシメ結合部を多角カシメとすることができる。多角カシメとすることにより、金属製スリーブ及び補強部材のシース部(補償導線部に比してより大きな振動エネルギーを受ける。)に対する結合性が増大する。すなわち、シース部側においては、補償導線部側に比して大きな振動エネルギーを受けるため、アダプター部側はシース部側に比して大きな結合性が要求される。 4) In each of the above configurations, the caulking coupling portion on the sheath portion side of the metal sleeve and the reinforcing member can be a polygon caulking. By using the polygonal caulking, the connectivity of the metal sleeve and the reinforcing member to the sheath portion (which receives larger vibrational energy than the compensation conducting wire portion) is increased. In other words, the sheath portion side receives a large amount of vibration energy as compared with the compensating lead wire portion side, and therefore the adapter portion side is required to have a greater connectivity than the sheath portion side.
5)上記各構成の熱電対アダプター部の構造を適用した熱電対は、本発明の技術的範囲内に含まれるものであり、この場合、シース部長さが200〜1400mmの構成(従来品の半分以下の長さ)とすることができる。これにより、補償導線も耐熱性が要求されるため、補償導線は、保護チューブをセラミック繊維被覆層を備えたものとすることが望ましい。 5) The thermocouple to which the structure of the thermocouple adapter portion of each of the above configurations is applied is included in the technical scope of the present invention. In this case, the configuration of the sheath portion length of 200 to 1400 mm (half of the conventional product) The following length). As a result, since the compensation lead wire is also required to have heat resistance, it is desirable that the compensation lead wire has a protective tube provided with a ceramic fiber coating layer.
本発明の熱電対アダプター部の構造は、耐熱・耐振性に優れ、シース長さを可及的に短くすることが可能となる。その結果、補償導線部の熱電対の取り付け・取り外しが容易となる。 The structure of the thermocouple adapter part of the present invention is excellent in heat resistance and vibration resistance, and the sheath length can be made as short as possible. As a result, it becomes easy to attach / remove the thermocouple of the compensation conductor portion.
以下、熱電対アダプター部の構造の望ましい実施形態に基づいて、本発明を説明する。前述例と同一部分については、同一図符号を付してそれらの説明の全部又は一部を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments of the structure of the thermocouple adapter section. About the same part as the above-mentioned example, the same figure code | symbol is attached | subjected and those description is abbreviate | omitted all or one part.
ここでは、熱電対として、ガスタービン排出ガス温度測定用に使用する、下記仕様の熱電対に適用する場合を例に採り説明する(図1参照)。 Here, the case where it applies to the thermocouple of the following specification used for gas turbine exhaust gas temperature measurement as a thermocouple is demonstrated and demonstrated (refer FIG. 1).
シース部・・・長さ:400〜800mm、外径:1.0〜8.0mm
補償導線部・・・長さ:2000〜3000mm、外径:6.0〜10.0mm、セラミック繊維被覆、外ステンレス繊維シールド。
Sheath part: length: 400-800 mm, outer diameter: 1.0-8.0 mm
Compensation conductor part length: 2000 to 3000 mm, outer diameter: 6.0 to 10.0 mm, ceramic fiber coating, outer stainless steel fiber shield.
図2に本発明の一実施形態を示す。 FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
シース部14のシース管20から突出した素線22と補償導線部16の保護チューブ24から突出した導線26との線接続部38を覆う熱電対アダプター部18の構造であることを前提とする。
It is assumed that the
該熱電対アダプター部18は、素線22と導線26との線接続部38の周囲を両端が閉じられ密閉的に覆う金属製スリーブ40と、該金属製スリーブ40内に充填され線接続部38を絶縁固定する無機系充填材で形成される充填部42とからなる。そして、金属製スリーブ40は、両端がカシメ結合されている。ここまでは、特許文献4に記載の熱電対アダプター部の構造と基本的に同じである。
The
ここで、金属製スリーブ40の材質は、通常、腐食雰囲気で使用される場合を想定して、ステンレス管とするが、鋼管でもよい。
Here, the material of the
また、金属製スリーブ40の仕様は、熱電対の仕様により異なるが、上記仕様の場合、外径:10〜20mmφ、長さ:50〜100mm、肉厚:0.3〜0.6mmtとする。
The specifications of the
そして、結合をカシメ結合で行う場合、同一金属管の両端カシメでも可能である。しかし、無機充填材の充填作業性の見地から、図例では、補償導線部16側のカシメ結合は、別ピースの、スリーブ嵌合部44aと補償導線嵌合部44bとを備えたキャップ(導線止め部材)44を介して行われている。
And when connecting by caulking, it is also possible to caulk both ends of the same metal tube. However, from the viewpoint of workability of filling with the inorganic filler, in the illustrated example, the caulking coupling on the compensating
このとき、キャップ44と金属製スリーブ40との結合は、通常、点溶接により行う。また、金属製スリーブ40(又はキャップ44)の、シース部14(シース管20)及び補償導線部16(保護チューブ24)に対するカシメ結合は、それぞれ多角カシメ(例えば八角カシメ)とする。
At this time, the
上記無機系充填材は、本実施形態では、液状硬化タイプの無機系接着剤(セラミック系接着剤)とする。 In the present embodiment, the inorganic filler is a liquid curing type inorganic adhesive (ceramic adhesive).
該無機系接着剤は、金属製スリーブ40内への充填が可能で、シース部14のシース管20を介して金属製スリーブ40に振動が伝達されたとき、線接続部38が金属製スリーブ40内で微振動しない程度に強固に結合でき、且つ、所定の耐熱性・絶縁性を有するものなら特に限定されない。
The inorganic adhesive can be filled into the
例えば、最高使用温度(耐熱温度)1000℃以上(より好ましくは1300℃以上)、体積固有抵抗値(23℃、55%RH):108Ω・cm以上(より好ましくは1010Ω・cm以上)、線膨張率(0〜600℃平均):1×10-5〜20×10-5/℃の硬化物特性を示すものとする。 For example, the maximum operating temperature (heat-resistant temperature) is 1000 ° C. or higher (more preferably 1300 ° C. or higher), the volume resistivity (23 ° C., 55% RH): 10 8 Ω · cm or higher (more preferably 10 10 Ω · cm or higher) ), Linear expansion coefficient (0-600 ° C. average): 1 × 10 −5 to 20 × 10 −5 / ° C. cured product characteristics shall be exhibited.
より具体的には、昭和高分子株式会社から「ハイパーランダム」の登録商標名で上市されている「セラミック系接着剤Cシリーズ」を挙げることができる。例えば、「901」(シリカ・アルミナ系:ペイント状)、「989」(アルミナ系:ペースト状)、「944」(シリカ系:粉末)、「919」(ジルコニア系)等を好適に使用できる。なお、形態が「粉末」であるものは、水を加えてクリーム(ペースト)状として、使用する。 More specifically, “Ceramic Adhesive C Series” marketed by Showa Polymer Co., Ltd. under the registered trade name “Hyperrandom” can be mentioned. For example, “901” (silica / alumina type: paint type), “989” (alumina type: paste type), “944” (silica type: powder), “919” (zirconia type) and the like can be suitably used. In addition, what is in the form of “powder” is used as a cream (paste) by adding water.
本実施形態では、さらに、金属製スリーブ40内で、補強部材50が、シース管20と保護チューブ24との端部間に、両端に第一・第二カシメ結合部52、54を有して配されている。補強部材50の形態は、シース部14(シース管20)と補償導線部16(保護チューブ24)との間の大きな引張り力が作用したときに、該引張り力の影響から線接続部38を保護する作用を奏すれば特に限定されない。
In the present embodiment, the reinforcing
具体的には、図例では、補強部材50は、筒状で、さらに、中間部に母線方向の切欠き部56を有するものである。具体的には、補強部材の両端の第一・第二カシメ結合部52、54は、シース部14側の第一カシメ結合部52が円環状とされ補償導線部16側の第二カシメ結合部54が割り円状とされている。割り円状とするのは、後述のペンチカシメを容易にするためである。
Specifically, in the illustrated example, the reinforcing
なお、切欠き部56は、中間部に母線に沿って周面の1/4〜1/2が切り欠き部とされている(図例では1/2)。該切欠き部56は、無機充填材(無機接着剤)の充填口となる。
In addition, the
なお、補強部材50を形成する筒状体の径及び長さは、熱電対の仕様により異なるが、上記仕様の場合、外径:3〜8mmφ、長さ:30〜50mm、肉厚:0.3〜0.6mmt、切欠き部長さ:20〜40mmとする。
In addition, although the diameter and length of the cylindrical body which form the
補強部材50におけるシース部14側の第一カシメ結合部52は、結合力(耐ズリ移動性)を担保する見地から、通常、多角カシメ(例えば八角カシメや六角カシメ)とする。補償導線部16側の第二カシメ結合部54は、図例では、作業性の見地から、ペンチカシメである。シース側と同様、多角カシメとしてもよい。工数は嵩むが、ペンチカシメの方が、結合力(耐ズリ移動性)は担保し易くなる。
The first
第一・第二カシメ結合部52、54の長さは、例えば、上記仕様のシース管に対して行う場合、通常、5〜8mmとする。
For example, the length of the first and second
次に、上記アダプター部18の構造の製造方法について、説明する。
Next, a method for manufacturing the structure of the
1)シース部14のシース管20から突出する素線(コア)22を剥き出し、慣用の方法で口元シールを行う。他方、補償導線部16から突出する導線26の先端を剥き出す。そして、該導線26と前記素線22とを、それぞれ、プラス同士、マイナス同士を銀ロウ等でロウ付けして線接続部38を形成する。
1) The wire (core) 22 protruding from the
2)補強部材50を、シース部14の先端側から嵌めて所定位置まで移動させる。そして、シース部14側をプレス機で多角カシメ(機械カシメ)を行うとともに、補償導線部16側をペンチ等で手動カシメを行って、第一・第二カシメ結合部52、54を形成する。
2) The reinforcing
3)そして、補強部材50を、切欠き部56が上になるように水平とし、上側から前述の液状硬化型の無機系接着剤を、空気が混入しないように間欠的に振動させて充填を行う。充填後、加熱硬化(例えば、80℃×4h)させる。なお、補強部材は、充填する無機系充填材(無機系接着剤)の流動性が良好であれば、全周に均等な流入孔を有する多孔板又はスリット若しくはフレーム構造とすることもできる。後述の金属製スリーブ40内に無機系接着剤を振動充填するときに、同時充填してもよい。
3) Then, the reinforcing
4)つぎに、シース部14側から金属製スリーブ40を嵌め、シース部14側をプレス機で多角カシメ48を行う。そして、金属製スリーブ40を立てた状態で、補償導線部16側から、金属製スリーブ40の開口端側から、前述の液状硬化型の流動性を有する無機系充填剤(接着剤)を充填する。この場合、上記と同様、接着剤充填部に気泡が形成されないように間欠的に振動させて充填を行う。最後に、キャップ44を補償導線部16側から嵌めてスリーブ嵌合部44aを嵌合してスポット溶接した後、補償導線嵌合部44bを補償導線部16の保護チューブ24に対してカシメ49により結合する。
4) Next, the
図3に別の実施形態を示す。 FIG. 3 shows another embodiment.
上記の図2に示す実施形態において、金属製スリーブ40の元部側(補償導線部側)を、キャップ44で閉じる代わりに、液状硬化タイプの無機系シーラントで防湿シール兼固定部46としたものである。図2と同一部分については、同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
該無機系シーラントとしては、耐熱性と防湿性を発揮できるものなら特に限定されない。例えば、最高使用温度(耐熱温度):1000℃以上、吸湿率(23℃×95%RH×72h):1%以下の硬化物性を示すものを使用可能である。より具体的には、東亜合成株式会社から、「アロンセラミック」(登録商標)の商品名で上市されている「アロンセラミックW」(アルミナ系、耐熱温度:1300℃、吸湿率:0.4%)を使用可能である。なお、アロンセラミック自体、優れた絶縁性(8×1010Ω・m)を示すが、必ずしも、高度の絶縁性を要求されるものではない。 The inorganic sealant is not particularly limited as long as it can exhibit heat resistance and moisture resistance. For example, it is possible to use a material having a cured physical property of maximum use temperature (heat-resistant temperature): 1000 ° C. or more and moisture absorption (23 ° C. × 95% RH × 72 h): 1% or less. More specifically, “Aron Ceramic W” marketed by Toa Gosei Co., Ltd. under the trade name “Aron Ceramic” (registered trademark) (alumina, heat-resistant temperature: 1300 ° C., moisture absorption: 0.4% ) Can be used. Although Aron ceramic itself exhibits excellent insulating properties (8 × 10 10 Ω · m), it does not necessarily require a high degree of insulating properties.
なお、図2に示す構成において、金属製スリーブ40内を全て無機系接着剤で充填する構成としたが、金属製スリーブ40の元部側(補償導線部側)は、上記液状硬化タイプの無機系シーラントで防湿シール部46Aを形成することが望ましい(二点鎖線部参照)。この場合は、金属製スリーブ40(アダプター18)内が、防湿構造になり、湿度変化に起因する測温値のバラツキが小さくなる(測定値精度が向上する。)。
In the configuration shown in FIG. 2, the inside of the
次に、上記各実施形態の熱電対アダプター部の構造を備えたシース熱電対12を、前述と同様にして、ガスタービンのバレル壁28に取り付けて使用する。
Next, the
そして、本実施形態のシース熱電対は、従来に比して、シース部が格段に短くなっているため(例えば,2800mmから500mm)、補償導線部を無理に湾曲させなくても、基準接点装置(変換器)(図示せず)に容易に接続配線できる。また、シース部が短いため、シース部に無理な力が作用しないため、取り付け・取り外しに際して、シース管20が折損したり、アダプター部18で断線発生がしたりするおそれも格段に低減する。
In addition, the sheath thermocouple of this embodiment has a significantly shorter sheath portion (for example, 2800 mm to 500 mm) than the conventional one, so that the reference contact device can be used without forcibly bending the compensating lead wire portion. (Converter) (not shown) can be easily connected and wired. Further, since the sheath portion is short, an excessive force does not act on the sheath portion, so that the possibility that the
さらに、繰り返し振動を受けても、液状硬化型の無機系充填材(無機系接着剤)を充填して充填部42を形成するに際して、振動を余り加えずに充填するため、線接続部のロウ付けが損傷する可能性もほとんどない。さらに、無機系接着剤が硬化して形成される充填部42は、無機粉体のような微小空隙を有せずアダプター部にスリーブ部を介して振動が伝達されても、充填材が微小振動移動することはない。
Further, even when subjected to repeated vibrations, when filling the liquid curable inorganic filler (inorganic adhesive) to form the filling
下記各仕様のアダプー部構造を備えた実施例1・2の熱電対について、1)引張り試験、2)耐熱試験、及び3)耐振性試験を行った。 With respect to the thermocouples of Examples 1 and 2 each having an adapter structure having the following specifications, 1) a tensile test, 2) a heat resistance test, and 3) a vibration resistance test were performed.
なお、シース部及び補償導線部は下記仕様のものを使用した。 In addition, the sheath part and the compensation conducting wire part used the following specification.
<実施例1:図2>
金属製スリーブ:本体外径12mm、厚み0.5mm、全長(L1)74mm
補強部材:全長(L2)40mm、外径8mm、厚み0.5mm
充填材:ハイパーランダム
<実施例2:図3>
金属製スリーブ:本体外径12mm、厚み0.5mm、60mm
補強部材:実施例1と同じ。
<Example 1: FIG. 2>
Metal sleeve: body outer diameter 12mm, thickness 0.5mm, full length (L1) 74mm
Reinforcing member: Full length (L2) 40mm, outer diameter 8mm, thickness 0.5mm
Filler: Hyperrandom <Example 2: FIG. 3>
Metal sleeve: body outer diameter 12mm, thickness 0.5mm, 60mm
Reinforcing member: Same as Example 1.
充填材:ハイパーランダム、防湿兼固定部(3mm):アロンセラミック
1)引張り試験
市販引張り試験機(ISO5893準拠)を用いて、常温雰囲気、引張り速度(1mm/min)の条件で、試験品各3本ずつについて行った。
Filler: Hyper Random, Moisture Proof / Fixed Part (3 mm): Aron Ceramic 1) Tensile Test Each of the test products 3 under the conditions of normal temperature atmosphere and tensile speed (1 mm / min) using a commercially available tensile tester (ISO5893 compliant). I went about each book.
アダプター部18を挟んでシース部14及び補償導線部16を、それぞれ引張り試験機の固定部および可動部にチャックするとともに、補償導線部16から導線26をむき出してテスター(電流計)にて接続する。そして、該テスターにより導通確認をしながら、上記引張り試験を行い、断線発生時、又は、試験機破断検知時の荷重を測定して、平均値を求めた。
The
その結果は、実施例1:0.817kN、実施例2:0.727kNであった。 The results were Example 1: 0.817 kN and Example 2: 0.727 kN.
なお、比較のために、実施例1(図2)のものと類似仕様のアダプター部について、無機系充填材としてマグネシア粉末を充填したものについて、同様な引張り試験を行ったところ、0.600kNで断線が発生した。 For comparison, a similar tensile test was performed on an adapter part similar in specification to that of Example 1 (FIG. 2) and filled with magnesia powder as an inorganic filler. Disconnection occurred.
2)耐熱試験
試験品各3本を電気恒温炉内に、実機取付け環境下での最高温度342℃相当である設定温度350℃で延べ40h(起動9時停止17時サイクルを連続5日間)暴露させた後、導体抵抗測定を市販抵抗計で実施した。その結果、実施例1・2ともに断線は発生しなかった。
2) Heat resistance test Each of the three test products is exposed to an electric constant temperature furnace at a set temperature of 350 ° C, which is equivalent to the maximum temperature of 342 ° C under the actual installation environment, for a total of 40 hours (starting, stopping, 17:00 cycle for 5 days) Then, conductor resistance measurement was performed with a commercially available resistance meter. As a result, disconnection did not occur in both Examples 1 and 2.
3)耐振性試験
偏心モータを取り付けた台座上に、実機と同様の構造で固定する。すなわち、台座上にタービンバレル壁と同様な取り付け構造を備えた板体を介して固定する。
3) Vibration resistance test On the base with the eccentric motor attached, it is fixed with the same structure as the actual machine. That is, it fixes on the base via the board provided with the attachment structure similar to a turbine barrel wall.
振動値は、熱電対への振動によるダメージ(損傷)を評価するため、振動加速度を用いた。数値は、実機取り付け位置近傍の振動加速度0.06Gに対して、10倍の0.6Gに設定した。振動加振試験の時間は約4年分に相当する230hとした。 As the vibration value, vibration acceleration was used in order to evaluate damage (damage) due to vibration to the thermocouple. The numerical value was set to 0.6 G which is 10 times the vibration acceleration of 0.06 G in the vicinity of the actual machine mounting position. The time for the vibration excitation test was 230 h corresponding to about 4 years.
振動加速度を10倍とすれば、時間軸を100倍加速させることとなり(加速度比の二乗に比例)、ユニット運転時間を16h/dとすると、23000h(約4年)相当の促進試験ができることとなる。 If the vibration acceleration is 10 times, the time axis is accelerated 100 times (proportional to the square of the acceleration ratio), and if the unit operation time is 16 h / d, an accelerated test equivalent to 23000 h (about 4 years) can be performed. Become.
そして、各3本ずつの試験片について、該振動負荷試験後に、a)外観検査(目視観察)、b)導体抵抗測定検査、c)放射線透視(RT)検査、d)引張り試験(前述の(1)の引張り試験と同じ)の各項目の試験を行った。 For each of the three test pieces, after the vibration load test, a) appearance inspection (visual observation), b) conductor resistance measurement inspection, c) radioscopic (RT) inspection, d) tensile test (the above-mentioned ( The test of each item of 1) was the same as the tensile test of 1).
試験結果は表1に示す通りで、実施例1・2ともに、いずれの試験項目についても、異常は見られなかった。 The test results are as shown in Table 1, and no abnormality was found in any of the test items in Examples 1 and 2.
温度26℃、湿度(RH)85%の環境下において、実施例1・2の熱電対12本を80h放置し、1h毎に絶縁抵抗測定を行った。
試験結果は、アダプター内部に若干の絶縁低下が見られたが、日本工業規格「シース熱電対」(JIS C1605-1995)(2)電気的特性表7で定められた「20MΩ/100VDC以上」の絶縁抵抗値を維持できた。すなわち、実機で問題があるような性能低下が発生しないことが確認できた。 As a result of the test, the insulation was slightly reduced inside the adapter, but “20 MΩ / 100 VDC or more” defined in Japanese Industrial Standard “Sheath Thermocouple” (JIS C1605-1995) (2) Electrical Characteristics Table 7 The insulation resistance value could be maintained. In other words, it was confirmed that there was no performance degradation that caused a problem with the actual machine.
12・・・シース熱電対
14・・・シース部
16・・・補償導線部
18・・・熱電対アダプター部
20・・・シース管
22・・・素線
24・・・保護チューブ
26・・・導線
40・・・金属製スリーブ
42・・・充填部
46・・・防湿シール兼固定部
46A・・・防湿シール部
50・・・補強部材
52・・・補強部材のスリーブ部側カシメ結合部
54・・・補強部材の補償導線部側カシメ結合部
56・・・補強部材の切欠き部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該熱電対アダプター部は、前記素線と導線との線接続部の周囲を両端が閉じられ密閉的に覆う金属製スリーブと、該金属製スリーブ内に充填され前記線接続部を絶縁固定する無機系充填材で形成される充填部とを備えたものにおいて、
前記無機系充填材が、液状硬化タイプの無機系接着剤とされ、さらに、
前記金属製スリーブ内で、補強部材が前記シース管と前記保護チューブとの端部間に両端にカシメ結合部を有して配されている、
ことを特徴とする熱電対アダプター部の構造。 The structure of the thermocouple adapter part that covers the wire connection part of the wire protruding from the sheath tube of the sheath part and the conductor protruding from the protective tube of the compensating lead wire part,
The thermocouple adapter part includes a metal sleeve that is closed at both ends and hermetically covers the periphery of the wire connection part between the element wire and the conductive wire, and an inorganic member that is filled in the metal sleeve and insulates and fixes the wire connection part. In what is provided with a filling portion formed of a system filler,
The inorganic filler is a liquid curing type inorganic adhesive, and
In the metal sleeve, a reinforcing member is disposed between the end portions of the sheath tube and the protective tube, with caulking coupling portions at both ends.
The structure of the thermocouple adapter part characterized by this.
前記シース部長さが、200〜1400mmであるとともに、前記熱電対アダプター部の構造が請求項1〜6のいずれか一記載のものであることを特徴とするシース熱電対。 A thermocouple comprising a thermocouple adapter portion for connecting the sheath portion, the compensation conductor portion, and both,
The sheath thermocouple is characterized in that the sheath part length is 200 to 1400 mm, and the structure of the thermocouple adapter part is any one of claims 1 to 6.
8. The sheath thermocouple according to claim 7, wherein the protective tube of the compensating lead wire portion is provided with a ceramic fiber layer.
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