JP6389088B2 - Vibration sensor with thermocouple - Google Patents
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Description
本願は、測定対象物の振動を検出する振動センサに、温度を検出する熱電対を取付けた、熱電対付き振動センサに関する。 The present application relates to a vibration sensor with a thermocouple, in which a thermocouple for detecting temperature is attached to a vibration sensor for detecting vibration of a measurement object.
従来の熱電対付き振動センサとして、振動板と連結する検出針の先端をケーシングの先よりも突出させたセンサが存在する(例えば特許文献1参照。)。上記センサでは、検出針が通る孔を有する円環形状の温度センサをケーシングの先に配置して、検出針を測定対象物に押し当てることで、温度センサと振動針との双方を測定対象物に接触させるので、温度と振動とを同時計測することができる。 As a conventional vibration sensor with a thermocouple, there is a sensor in which the tip of a detection needle connected to a diaphragm is protruded beyond the end of a casing (see, for example, Patent Document 1). In the above sensor, an annular temperature sensor having a hole through which the detection needle passes is disposed at the tip of the casing, and the detection needle is pressed against the measurement object, so that both the temperature sensor and the vibration needle are measured. The temperature and vibration can be measured simultaneously.
しかしながら、上記従来の熱電対付き振動センサは、温度センサに検出針を突出させる孔が開けられているため、測温接点を含む熱電対の一部が外部に曝されてしまい、熱電対線の溶接部分が腐食して断線するおそれがある。 However, in the conventional vibration sensor with a thermocouple, since a hole for projecting the detection needle is opened in the temperature sensor, a part of the thermocouple including the temperature measuring contact is exposed to the outside, and the thermocouple wire There is a risk that the welded part will corrode and break.
本願は、このような事情に鑑みなされたもので、熱電対線の腐食を防止することのできる熱電対付き振動センサの提供をその目的とする。 The present application has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a vibration sensor with a thermocouple that can prevent corrosion of a thermocouple wire.
上記の課題を解決するために、以下に開示する熱電対付き振動センサは、筒状の保護管と、前記保護管の開口を覆う薄板金属と、前記保護管に収容された検出針と、前記薄板金属と接続する熱電対線を含む熱電対とを備えた熱電対付き振動センサであって、測定対象物の温度及び振動を測定する際、前記薄板金属の外側は前記測定対象物に接触するとともに、前記薄板金属の内側は前記検出針の先端に接触する。 In order to solve the above problems, a vibration sensor with a thermocouple disclosed below includes a cylindrical protective tube, a thin metal plate that covers the opening of the protective tube, a detection needle accommodated in the protective tube, A thermocouple-equipped vibration sensor comprising a thermocouple including a thermocouple wire connected to a thin metal plate, and when measuring the temperature and vibration of the measurement object, the outside of the thin metal plate is in contact with the measurement object At the same time, the inside of the thin metal plate contacts the tip of the detection needle.
以下に開示する熱電対付き振動センサによれば、熱電対線の腐食を抑制することができるようになる。 According to the vibration sensor with a thermocouple disclosed below, corrosion of the thermocouple wire can be suppressed.
〔第1実施形態〕
以下、本願の第1実施形態に係る熱電対付き振動センサについて、図1を参照して説明する。下部に小径の雄ねじが形成された検出針1に、雌ねじが形成された振動伝達板2がねじ結合され、検出針1の大径部下面に振動伝達板2の上面が当接している。振動伝達板2の下側には、上電極板3と圧電素子4と下電極板5とウエイト6とが順次挿入され、ナット7で夫々接触せしめられて検出針1に固定されている。例えば、検出針1と振動伝達板2とはステンレス鋼で形成され、上下電極板3,5はリン青銅で形成され、ウエイト6はジルコニアセラミックで形成される。検出針1と振動伝達板2と上電極板3と圧電素子4と電極板5とウエイト6とから振動センサの振動検出ユニットが形成される。
[First Embodiment]
Hereinafter, the vibration sensor with a thermocouple according to the first embodiment of the present application will be described with reference to FIG. A
振動検出ユニットは、振動伝達板2の上面とウエイト6の下面が、手前から向う側へ検出針1を避ける切込みが設けられた上壁9aと、上壁9aの向う側の端から下方へ更に手前側へ延びた二股のばね部9bとからなるスイッチ金具9に挟まれて保持され、スイッチ金具9のばね部9bによって上方へ付勢されることによって、振動伝達板2の上面がスイッチ金具9の上壁9aの下面に当接されている。また、スイッチ金具9は、上壁9aから下方に延びた両側の2つの側壁9cを有し、この側壁9cと上壁9aとがケーシング10の内部壁で保持されることによって、振動検出ユニットがケーシング10に取付けられている。ケーシング10は、向う側と手前側の2つのケーシング部材から形成され、テーパーねじ11,12によって連結されている。例えば、スイッチ金具9はステンレス鋼で形成され、ケーシング10はポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)で形成されている。上下電極板3,5からの導線(図示せず)は、信号処理回路13の端子14,15へ結線されている。
The vibration detection unit includes an
検出針1の外周には検出針1を保持する検出針保持部材19が配置され、この検出針保持部材19は、上部の先端部19aと下部の大径部とその中間の長い中空部とからなり、中空部には2つの窓20a,20bが両側に形成されている。検出針保持部材19の外側には先端部19aの外径よりも僅かに大きな内径を有する筒状の保護管24が挿入されている。保護管24は検出針保持部材19の下端に形成された破線で示す突起25に嵌め合されて抜出しが防止されている。保護管24はステンレス鋼で形成され、検出針保持部材19はPEEKで形成され、リング22はベークライトで形成されている。
A detection
断面概略逆凹状(以下、単に「逆凹状」と称する。)のクロメル製薄板17(薄板金属)は、保護管24の外径よりも僅かに大きな内径を有し、保護管24の開口から突出した検出針1の先端を内面に当接した状態で保護管24の開口上面に接合されている。逆凹状のクロメル製薄板17の側面部17bの先端部と保護管24の外周とは、例えばガラスハーメチック処理によるシール部21により接合されている。
A chromel thin plate 17 (thin metal plate) having a substantially reverse concave shape (hereinafter simply referred to as “reverse concave shape”) has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the
逆凹状のクロメル製薄板17の内面中央部に、検出針1の先端が突出する孔を中央部に有するドーナツ状のアルメル製円板18(金属製円板)が溶接によって接合されている。ドーナツ状のアルメル製円板18の外径は、例えば保護管24の内径よりも僅かに小さく形成することができる。クロメル線16aはクロメル製薄板17の側面17bに溶接によって接合されており、アルメル線16bはアルメル製円板18の下面の一部に溶接によって接合されている。クロメル製薄板17、アルメル製円板18、クロメル線16a及びアルメル線16bを含んで熱電対が形成されている。
A donut-shaped alumel disk 18 (metal disk) having a hole through which the tip of the
クロメル線16a及びアルメル線16bは、保護管24の内周面に沿って下方に延び、クロメル線16a及びアルメル線16bは、それぞれ検出針保持部材19とケーシング10との隙間、及び、ケーシング10間の隙間に敷設され、信号処理回路13の端子26,27に結線されている。なお、クロメル線16a及びアルメル線16bは、それぞれクロメル製薄板17又はアルメル製円板18との溶接部から端子26,27に至るまで絶縁被覆されている。
The
クロメル製薄板17には、例えばドーナツ状のアルメル製円板18の外径よりも僅かに大きな内径で、かつ、保護管24の内径よりも僅かに小さな外径を有する溝状の緩衝部17aが形成されている。クロメル製薄板17は可撓性があり、緩衝部17aを起点にして上下に変位可能な可動面17cを有するダイアフラム構造を採用している。
The chromel
クロメル製薄板17、アルメル製円板18、クロメル線16a及びアルメル線16bを含む熱電対と、検出針保持部材19と、リング22と、保護管24とから温度センサの測温ユニットが形成されている。測温ユニットが検出針1に通され、ケーシング10の上端開口から挿入される。テーパーねじ11,12に対応するケーシング10のねじ孔の周囲には夫々上下に切割りが設けられ、テーパーねじ11,12がねじ込まれることによって測温ユニットがケーシング10に固定される。テーパーねじ11,12が付勢手段を構成し、このテーパーねじ11,12を緩めることによって、測温ユニットをケーシング10から引抜くことができる。
A temperature measuring unit of the temperature sensor is formed from the thermocouple including the chromel
次に、本実施形態の熱電対付き振動センサの作動について説明する。測温ユニットの先端であるクロメル製薄板17を測定対象物としてのスチームトラップの表面に押し当てると、クロメル製薄板17がスイッチ金具9のばね部9bの弾性力に抗して検出針1を内側に付勢する。このとき、スチームトラップの機械的振動が検出針1を通して振動伝達板2に伝わり、その圧力変動が圧電素子4に作用する。これに応じて圧電素子4に電圧変動が生じる。この電圧変動は電極板3,5から導線(図示せず)を介して信号処理回路13の端子14,15に送られ、信号処理回路13で増幅され検波されると共に平均値やピーク値等に演算されて、表示部(図示せず)に表示される。一方、スチームトラップの表面温度がクロメル製薄板17及びアルメル製円板18を介した熱電対線16a,16bの電位差によって信号処理回路13にて検出され、増幅されて表示部(図示せず)に表示される。
Next, the operation of the vibration sensor with a thermocouple of this embodiment will be described. When the chromel
本願の第1実施形態によれば、測定対象物に押し当てられるクロメル製薄板17には、従来のように検出針1の先端が入る中央部の孔が開けられておらず、また保護管24とクロメル製薄板17とはガラスハーメチック処理によりシールがされ、保護管24上部とクロメル製薄板17との間に隙間がないため、熱電対線の溶接部が外部に曝されておらず、測定対象物の周囲に存在する蒸気等が保護管24内に入り込む虞がない。しかも、クロメル製薄板17は耐錆性に優れるため、蒸気等によって熱電対線(クロメル線16a,アルメル線16b)の溶接部が腐食する虞もない。
According to the first embodiment of the present application, the chromel
例えばクロメル製薄板17の厚さは、0.05mm〜3.2mmが好ましく、0.1mm以下がより好ましい。このようにクロメル製薄板17は極めて薄く可撓性があるため、検出針1の先端が測定対象物に直接押し当てられずクロメル製薄板17越しであっても、測定対象物の温度や振動を正確に測定することができる。
For example, the thickness of the chromel
〔第2実施形態〕
以下、本願の第2実施形態に係る熱電対付き振動センサについて、図2を参照して説明する。第2実施形態においては、第1実施形態のクロメル製薄板17の側面部17bよりも、逆凹状のクロメル製薄板37の側面部37bの高さをやや高くし、クロメル製薄板37を保護管24とねじ結合38により接合させている。クロメル製薄板37の側面部の先端と保護管24の側面とは、第1実施形態と同様、ガラスハーメチック処理等によるシール部21により接合することができる。図2において、37aはクロメル製薄板37の緩衝部を示す。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a vibration sensor with a thermocouple according to a second embodiment of the present application will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the height of the
尚、その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるから、同一構成箇所には、第1実施形態と同一の番号を付記してその説明は省略する。 In addition, since the other structure is the same as the structure demonstrated in 1st Embodiment, the same number is attached to the same structure location as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
〔第3実施形態〕
以下、本願の第3実施形態に係る熱電対付き振動センサについて、図3を参照して説明する。第3実施形態においては、第1実施形態で示した逆凹状のクロメル製薄板17に代えて、円形平板状のクロメル製薄板47を使用し、この円形平板状のクロメル製薄板47と保護管24の上面とがガラスリング30を介してシールされている。即ち、クロメル製薄板47の下面とガラスリング30の上面とがガラスハーメチック処理等によるシール部(図
示せず)で接合されていると共に、ガラスリング30の下端と保護管24の周面(内周面、外周面)とがガラスハーメチック処理等によるシール部23で接合されている。図3において、47aはクロメル製薄板47の緩衝部を示す。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a vibration sensor with a thermocouple according to a third embodiment of the present application will be described with reference to FIG. In the third embodiment, instead of the reverse concave chromel
尚、その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるから、同一構成箇所には、第1実施形態と同一の番号を付記してその説明は省略する。 In addition, since the other structure is the same as the structure demonstrated in 1st Embodiment, the same number is attached to the same structure location as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
〔別実施形態〕
上記実施形態においては、アルメル線16bはアルメル18製円板に溶接されているがこれに限らず、クロメル製薄板17に直接溶接されていてもよい。この場合、アルメル18製円板を用いる必要はない。
[Another embodiment]
In the above embodiment, the
逆凹状のクロメル製薄板(17、37)の底面もしくは円形平板状のクロメル製薄板47は平面状に形成されているが、緩衝部(17a、37a、47a)を起点にドーム状に外側に湾曲させることもできる。この場合、測温ユニットの先端がスチームトラップに押し当てられると、外側に湾曲したクロメル製薄板(17、37、47)が内側に撓むことにより、検出針1の付勢量をより多くすることができる。
The bottom surface of the reverse concave chromel plate (17, 37) or the circular flat
本願においては、熱電対を構成する薄板金属はクロメル製薄板に限定されるものではなく、熱電対の種類もクロメル−アルメル熱電対(K型)に限定されるものではない。 In the present application, the thin plate metal constituting the thermocouple is not limited to the chromel thin plate, and the type of the thermocouple is not limited to the chromel-alumel thermocouple (K type).
ガラスハーメチック処理は、コンプレッションシール(圧縮封止)法とマッチングシール(整合封止)法のいずれのシール法でもよく、またシール部(21、23)の形成方法もガラスハーメチック処理に限定されるものではない。例えばシール部を溶接によって形成してもよい。 The glass hermetic treatment may be either a compression seal (compression seal) method or a matching seal (match seal) method, and the method of forming the seal portions (21, 23) is also limited to the glass hermetic treatment. is not. For example, the seal portion may be formed by welding.
本願は、測定対象物の振動を検出できる共に、測定対象物の温度も検出できる熱電対付き振動センサに利用することができる。 The present application can be used for a vibration sensor with a thermocouple that can detect the vibration of the measurement object and also can detect the temperature of the measurement object.
1 検出針
16a クロメル線
16b アルメル線
17 クロメル製薄板
18 アルメル製円板
24 保護管
1
Claims (4)
測定対象物の温度及び振動を測定する際、前記薄板金属の外側は前記測定対象物に接触するとともに、前記薄板金属の内側は前記検出針の先端に接触する、熱電対付き振動センサ。 Thermocouple-equipped vibration comprising a cylindrical protective tube, a thin metal plate covering the opening of the protective tube, a detection needle housed in the protective tube, and a thermocouple including a thermocouple wire connected to the thin metal plate A sensor,
A thermocouple-equipped vibration sensor in which, when measuring the temperature and vibration of an object to be measured, the outside of the sheet metal is in contact with the object to be measured, and the inside of the sheet metal is in contact with the tip of the detection needle.
The vibration sensor with a thermocouple according to claim 3, wherein the metal disk is made of alumel.
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Publications (2)
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