JPH0611094U - 回転機用テレメータ計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、回転部に搭載されるバッテリの消耗
を抑制できる回転機用テレメータ計測装置を提供する。 【構成】回転部であるタービンロータ２に搭載された送
信機２０とこれを駆動するバッテリ２２との間にはター
ビンロータ２の回転数が一定以上のとき両者を電気的に
接続する遠心スイッチ３０が設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転部の振動応力や温度等の物理量を測定するための回転機用テレ メータ計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、閉じられた場所や距離的に離れた場所や人体に危険な場所等にある 物体の物理量を計測するためにテレメータ計測装置が用いられている。このテレ メータ計測装置は通常、測定部位に取り付けられた計測素子と、この計測素子の 出力を信号に変換して伝送する送信機と、この送信機からの信号を受信する受信 機とで構成されている。

【０００３】 ところで、このようなテレメータ計測装置を用いて回転機械の回転部における 振動応力や温度等を計測する場合には通常、無線信号によって送信機から受信機 へと信号を伝える方式を採用している。

【０００４】 図２および図３には、代表的な回転機械であるガスタービンのタービン翼に生 じる応力をテレメータ計測装置を用いて測定している例が示されている。

【０００５】 すなわち、図２（ａ）において、１はタービン車室を示しており、２はタービ ンロータを示している。

【０００６】 タービン車室１には隔壁３が設けてあり、この隔壁３には後述するタービン軸 １０を通すための開口部４と、後述するバランスウエイトを取り付けるための取 付窓５とが設けられている。

【０００７】 タービンロータ２は、タービン軸１０と、このタービン軸１０に固定された円 盤状のタービンディスク１１と、このタービンディスク１１の周囲に固定された タービン翼１２とから構成されている。

【０００８】 タービンディスク１１にはバランスホール１３が穿設されている。このバラン スホール１３は、タービンロータ２の回転不釣合を修正するためのバランスウエ イトを挿入するためのもので、図２（ｂ）に示すようにタービンディスク１１の 壁面の同一円周上に等間隔に設けられている。

【０００９】 バランスホール１３のうちの１つに送信機２０を収容した送信機用カプセル２ １を挿入して、ねじ止めする。また、隣接したバランスホール１３内に送信機２ ０を駆動するためのバッテリ２２を収容したバッテリカプセル２３を挿入して、 ねじ止めする。そして、図３（ａ）に示すように、送信機用カプセル２１とバッ テリカプセル２３との間にバッテリ２２から送信機２０に電圧を印加するための リード線２４を接続する。

【００１０】 また、タービン翼１２の計測対象部分に、たとえばひずみゲージ２５を接着剤 で貼る。そして、ひずみゲージ２５からのリード線２６をスポット溶接または接 着剤でタービン翼１２およびタービンディスク１１の外表面に沿って固定した状 態で送信機２０に接続する。

【００１１】 さらに、図示しない受信機をタービンから離れた場所に設け、これらひずみゲ ージ２５、送信機２０および受信機によって一組のテレメータ計測装置を構成し ている。

【００１２】 このように構成されたテレメータ計測装置では、ひずみゲージ２５の抵抗値変 化が送信機２０によって無線信号に変換され、この無線信号が受信機によって受 信される。受信された無線信号は電圧の変化に変換され、記録紙等に記録される 。この記録紙に記録された値を読み取ることによってタービン翼１２の対象とす る場所の応力が計測される。なお、テレメータ計測装置を複数準備することで複 数の計測点での応力を同時に計測することも行われている。

【００１３】 ところで、上記のようにテレメータ計測装置を構成するにあたり、送信機用カ プセル２１、バッテリカプセル２３、ひずみゲージ２５およびリード線２４の取 付けは、通常、タービン車室１の一部を取り払った状態で行われる。そして、結 線を行った後にタービン車室を再組立てするようにしている。

【００１４】 しかしながら、通常は、タービン車室１の復旧作業に時間がかかるため、テレ メータ計測を行う時にはバッテリが消耗して規定の電圧以下になり、計測不能に なることが往々にしてある。

【００１５】 そこで、タービン車室１を再組立てした状態で、テレメータ計測を行う直前に 取付窓５を使って、図３（ｂ）に示すようにバッテリカプセル２３から送信機２ ０に経るリード線２４をハンダ付けして、熱縮チューブ２７等で絶縁被覆し、送 信機２０に電圧を印加する方法も考えられている。しかし、取付窓５の開口部が 狭いため、作業が非常に困難である。

【００１６】 一方、予め多くのバッテリ２２を並列接続し、バッテリの消耗を遅らせる方法 も考えられる。しかし、バッテリ２２を増やすためには多くのバランスホール１ ３内にバッテリカプセル２３を挿入しなければならず、送信機２０を取り付ける 場所が少なくなり、計測点が少なくなるという問題がある。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来のいわゆる回転機用のテレメータ計測装置では、回転部に搭 載されるバッテリの計測開始時点までの消耗を抑えようとすると、困難な作業を 強いられる問題があった。また、バッテリの消耗を遅らせるために、多くのバッ テリを並列に接続すると、計測点数が制限されてしまう問題があった。

【００１８】 そこで本考案は、困難な作業を強いられることなく、また計測点数の減少を招 くことなく、バッテリの消耗を最小限に抑えることのできる回転機用テレメータ 計測装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係る回転機用テレメータ計測装置では、 回転部に、この回転部の回転数が一定以上のときにバッテリを送信機に接続する 遠心スイッチを搭載している。なお、遠心スイッチは、回転部の軸心線と交差す る方向に移動自在に設けられた可動マスと、この可動マスに作用する遠心力と復 元力とがバランスする位置まで上記可動マスを移動させるばね部材と、前記可動 マスの前記遠心力による移動方向位置に設けられた第１の電極と、この第１の電 極に対向して前記可動マスに取り付けられ、上記可動マスの前記遠心力による移 動量が一定値を越えたときに上記第１の電極に接触するばね性を有した第２の電 極とを備えている。

【００２０】

【作用】

回転部が回転を始めると、可動マスが遠心力Ｆの作用により、ばね部材を圧縮 する方向に移動する。さらに回転速度が上昇し、可動マスがさらに移動すると、 第２の電極が第１の電極に接触する。このときからバッテリが送信機に接続され て、テレメータ計測が可能となる。第２の電極はばね性を備えているので、回転 部の回転不釣合によって振動が生じても、第１、第２の電極の接触状態が良好に 保たれる。

【００２１】 ここで、 （遠心力）＝（可動マスの質量）×（取付半径）×（角速度の２乗） × sin（可動マスの可動方向が回転軸となす角） すなわち、 Ｆ＝ｍｒω² ・sin θ であるから、計測を行う最低回転数を決めると遠心力が求められる。可動マスの 質量、取付半径および可動マスの可動方向が回転軸となす角は一定なので、ばね 部材のばね定数は、第１の電極と第２の電極とのクリアランスを考慮して選定す ればよい。

【００２２】

【実施例】

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

【００２３】 図１（ａ）には本考案の一実施例に係る回転機用テレメータ計測装置の要部断 面図の断面図が示されている。この図では、図３（ａ）と同一機能部分が同一符 号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【００２４】 この実施例に係る回転機用テレメータ計測装置が従来の装置と異なる点は、回 転部であるタービンディスク１１に搭載されるバッテリ２２と同じくタービンデ ィスク１１に搭載される送信機２０との間に遠心スイッチ３０を介在させたこと にある。

【００２５】 すなわち、遠心スイッチ３０は、図１（ａ）に示すようにバッテリカプセル２ ３内にバッテリ２２に隣接して設けられており、具体的には図１（ｂ）に示され るように構成されている。

【００２６】 図１（ｂ）において、３１は絶縁材で両端の閉じる円筒状に形成された外枠を 示し、３２は外枠３１の内壁面に設けられた案内溝３３に沿って往復動自在に設 けられた可動マスを示している。この可動マス３２は絶縁材で形成されており、 小径の部分３２ａと大径の部分３２ｂと円筒の部分３２ｃとから構成されている 。

【００２７】 外枠３１の図中上壁内面には電極板３４が固定されており、この電極板３４に はリード線３５の一端が接続されている。そして、リード線３５の他端は送信機 ２０の電圧印加用端子に接続されている。

【００２８】 可動マスの部分３２ａの上部には、凹部３６が形成されている。この凹部３６ には、良導体で形成された電極接点用コイルばね３７が挿入されている。この電 極接点用コイルばね３７の図中下端には座金３８が固定されている。この座金３ ８は凹部３６に固定されている。座金３８にはリード線３９が取り付けられる。 リード線３９は可動マス３２の中心穴４０を経て外枠３１の外部へ導かれ、バッ テリ２２の電源端子へ接続されている。なお、バッテリ２２と送信機２０の各々 の他方の端子は、図示しないリード線で直接接続されている。

【００２９】 一方、部分３２ｂの図中上端面と電極板３４との間には座金４１を介して接点 切離し用のコイルばね４２が挿設されている。

【００３０】 このように構成された回転機用テレメータ計測装置では以下のようにして計測 が行われる。まず、タービンロータ２が回転しはじめると、バッテリカプセル２ ３内に収容されている遠心スイッチ３０の可動マス３２が遠心力によって図１（ ｂ）中上向きの力を受け接点切り離し用のコイルばね４２の力に抗して上向きに 移動する。さらに、回転速度が上昇し、計測を開始する回転速度に近付くと、電 極接点用コイルばね３７の先端部が電極板３４に接触し、送信機２０に電圧が印 加され、計測が開始される。

【００３１】 十分な計測データが得られた後、タービンロータ２の回転速度を遅くすると、 遠心力が小さくなり、接点切離し用コイルばね４２の復元力によって、可動マス ３２が図１（ｂ）中下方に移動し、電極接点用コイルばね３７の先端部と電極板 ３４とが離れ測定が終了する。

【００３２】 このような構成であると、タービンロータ２が適正な回転速度になったときに のみ、送信機２０に駆動電圧が印加されるので、バッテリ２２の消耗を最小限に 抑えることができる。したがって、計測開始直前にリード線２４での接続作業を 行う必要がないので、計測試験の容易化を図ることができる。また、バッテリ２ ２の数も少なくてすむので、バランスホール１３に余裕ができ、計測点を多くと ることができる。

【００３３】 一方、ロータ停止中やターニング中は、接点切離し用コイルばね４２の作用に より電極板３４と電極接点用コイルばね３７の先端部とが接触しない状態にある 。

【００３４】 また、タービンロータ２の回転不釣合によって振動が生じても電極接点用コイ ルばね３７の変位で振動が吸収されるので、電極接点用コイルばね３７の先端部 は電極板３４に常時接触し、計測を継続することができる。

【００３５】 なお、本考案は上述した実施例に限定されるものではない。すなわち、上述し た実施例ではタービンロータを対象にしているが、タービンロータに限定される ものではない。また、コイルばねを使用しているが、コイルばねに限定されない 。さらに、本考案は、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である のは勿論である。

【００３６】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、面倒な作業を強いられることなく、回転 部に搭載されるバッテリの消耗を最小限に抑えることができる。したがって、計 測作業が容易になり、工程の大幅な短縮が可能である。また、必要なバッテリの 数を少なくすることができるので、バランスホールに余裕ができ、計測点を増や すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本考案の一実施例に係る回転機用テレ
メータ計測装置の要部を取り出して示す断面図で、
（ｂ）は同要部に組み込まれた遠心スイッチの縦断面
図。

【図２】回転機用テレメータ計測装置における送信機用
カプセルの取付位置の一例を示す図。

【図３】同送信機カプセルおよびバッテリカプセルの設
置例を示す図。

【符号の説明】

１…タービン車室、 ２…タービンロー
タ、１１…タービンディスク、 １３…バラン
スホール、２０…送信機、 ２２…
バッテリ、２４…リード線、 ２５…
ひずみゲージ、３０…遠心スイッチ、 ３
１…外枠、３２…可動マス、 ３３…
案内溝、３４…極板、 ３７…電
極接点用コイルばね、４２…コイルばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部に取り付けられる計測素子と、前
   記回転部に搭載されて前記計測素子の出力信号を無線に
   よって送信する送信機と、前記回転部に搭載されて前記
   送信機を駆動するためのバッテリと、前記回転部に搭載
   されて上記回転部の回転数が一定以上のときに前記バッ
   テリを前記送信機に接続する遠心スイッチと、静止部に
   設けられて前記送信機からの無線信号を受信する受信機
   とを具備し、前記遠心スイッチは、前記回転部の軸心線
   と交差する方向に移動自在に設けられた可動マスと、こ
   の可動マスに作用する遠心力と復元力とがバランスする
   位置まで上記可動マスを移動させるばね部材と、前記可
   動マスの前記遠心力による移動方向位置に設けられた第
   １の電極と、この第１の電極に対向して前記可動マスに
   取り付けられ、上記可動マスの前記遠心力による移動量
   が一定値を越えたときに上記第１の電極に接触するばね
   性を有した第２の電極とを備えてなることを特徴とする
   回転機用テレメータ計測装置。