JPS5935101A - 近接センサ - Google Patents

近接センサ

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JPS5935101A
JPS5935101A JP58135273A JP13527383A JPS5935101A JP S5935101 A JPS5935101 A JP S5935101A JP 58135273 A JP58135273 A JP 58135273A JP 13527383 A JP13527383 A JP 13527383A JP S5935101 A JPS5935101 A JP S5935101A
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JP
Japan
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coil
sensor
housing
support member
base support
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JP58135273A
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English (en)
Inventor
ウオルタ−・チヤ−ルズ・レスチエク
ロバ−ト・チヤ−ルズ・ミラ−
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9006Details, e.g. in the structure or functioning of sensors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属物体までの距離を測定するためのセンサに
関し、特に、堅牢な渦電流式センサに関するものである
渦電流式センサは良く知られており、その動作原理は、
交流で励起された電気コイルが金属物体に接近する時に
該コイルのインピーダンスに変化が生じることに基づい
ている。所定のコイル位置、形状寸法及び励起周波数に
ついて、コイルのインダクタンス及び抵抗変化は金属物
体の電導度、透磁率及び形状寸法の関数である。
この渦電流式センサを利用して種々の機械の変位即ち振
動を測定する機器は周知である。例えば、該センサを用
いて蒸気タービンの羽根構造を監視するものがある。高
温のタービン環境ジングの割れ、毎秒3 A Om (
/X)OfC)の高速で衝突する水滴による摩滅からく
るセンサ部品の腐食、据付は中の手荒な取扱いによる電
線の破断等の損傷が生じる。
本発明のセンサは、先行技術のセンサでは損傷していた
環境でも使用しつるように、先行技術のセンサの欠点を
取り除いたものである。
本発明のセンサは、監視したい既存機械内へ実質的に妨
害を受けることなく挿入するための、堅牢で比較的小形
のユニットである。該センサは、前面と、該前面に一体
であり、フランジ付きベースで終端している円筒形の側
壁とを有する非金属性中空ハウジングを備える。該ハウ
ジングはセラミック材料で形成するのが好ましい。
センサは純度約96チのアルミナでできたハウジングか
ら構成されていた。
ハウジング内には非金属性コイル支持体が配設されてお
り、該支持体にはコイルが巻着されている。金属性ベー
ス支持部材も設けられており、該ベース支持部材は円周
方向に延びるフランジ部と、中空の軸部とを有する。才
た、センサが備える保持リングは、ハウジングのフラン
ジ付きベースにろう付は等により封着される肩部と、ベ
ース支持部材のフランジ部に溶接等により封着されるフ
ランジ部とを有していて、苛酷な振動及び高温の飽和蒸
気の存在下で封止状態に維持される封止ユニットを提供
する。多線電気ケーブルはベース支持部拐の軸部を貫通
しコイルに電気的に接続されている。
ベース支持部材の中空軸部に封着された保護用管部材は
電気ケーブルの導管となり、そして該電気ケーブルをテ
スト中の機械外へ導出するため他の導管に接続しうる。
好適な実施例においては、中空軸部は多面体に形成され
ていて、同様に多面の絶縁部材の中空軸部を受は容れる
。多面ナツトが電気ケーブルのシールドに取着されると
共に絶縁部材の多面の内部に入っていて、ケーブルとコ
イルとの接続部が切れるようになるまでケーブルが捩れ
るのを防止する。
次に本発明の好適な実施例を添付図面について詳細に説
明する。
第1図のセンサ/θは渦電流式近接センサであって、そ
の前部に非金属性中空ハウジング7.2を備える。該ハ
ウジングは前部/3と、この前面に一体の円筒形側壁/
lIとを有し、側壁llIはフランジ付きベース15で
終端している。低圧タービンの内部で囲まれているよう
な敵対環境の中で使用するためには、ハウジング12、
特(こその前面/3は毎秒3ルθm(/2θ0ft)の
オーダーの平均速度で衝撃する水滴からくる摩滅損傷に
耐えることが肝要である。また、ハウジングは通常の運
転中に生じる高温に耐えることができねばならない。従
って、好適な実施例においては、ハウジング/、2はア
ルミナ°(酸化アルミニウム)のような稠密セラミック
材料で形成されている。
ハウジング/。2内に配設されたコイル支持体−〇には
、少なくとも1つのコイルコ/が巻着されており、好適
な実施例においては別のコイル2.2も含まれている。
温度により招来されるコイルのインピーダンス変化の効
果を無効にしてもつと精度の良い読みを得るようにする
ため、かかるセンサにおいて第コのコイルを用いること
は周知である。コイル支持体:LOにある溝、23は穴
217と協働して、両コイルの端がコイル支持体、20
の内部に入るのを可能にし、両者に電気的接続が行なわ
れるようにする。
コイル支持体2Qは非金属性材料のものであり、高温で
耐久力があり、強く、且つ寸法的に安定しているポリイ
ミドのような樹脂で形成しつる。
ステンレス鋼のような金属性のベース支持部材3θは孔
のあいた軸部31と、センサの封止を行なう、円周方向
に延びるフランジ部32とを有する。
との封止は、ハウジング12の外側上を滑ってフランジ
付きベース13に係合する肩部グ/のある保持リングy
oと一緒に行なわれる。該保持リングダθのフランジ部
グコは、ベース支持部材30のフランジ部3.2と組み
合ってこのフランジ部32を封止保合する。
保持リングty−oは、アルミナのハウジング/λとの
非常に良好な熱膨張の整合性及びベース支持部材30と
の十分に良い熱膨張の整合性を考慮して、コバール(K
ovar )金属で形成するのが好ましい。保持リング
クθの肩部ll/はアルミナ製ハウジングのフランジ付
きベース/Sとの封止保合状態に置かれており、例えば
高温はんだによって封止を行なっている。この点に関し
、アルミナ製ハウジングは、アルミナに対シてはんだ封
止を行なうために、例えばニッケルメッキしたモリマン
ガンで金属化した( n1ckelplated mo
lymanganese metallizatin 
)、符号ppで示す金属面を備えている。コバール製保
持リングとベース支持部材との間の封止は周囲の溶接部
p4によって行ないつる。
コイルユ!及びユコは実施例においては第3図に示すよ
うに電気的に接続される。従って、第3図に示したコイ
ル接続例の端子A、B、Oとのはんだ結合を行なうため
に3本のワイヤ!r/。
Sコ及び53を含む多線電気ケーブル3θが設けられて
いる。該ケーブル5θは、ベース支持部材30の中空軸
部31内に嵌まり込みそこに溶接等で取着される保護管
5A内に入っている。
中空軸部に入る保護管の軸方向運動は軸部内側の小径部
Sgによって制限されている。
タービン内その他に装着する際、センサlOは手荒な取
扱いを受けるこ吉がありうる。もしケーブルが間違って
捩られたり引っ張られたりすると、コイルへの電気接続
が切れたり、或は運転中に切れてしまう程度まで弱化す
る場合があるかも知れない。従って、本発明はかかる場
合が生じるのを防ぐ保護構造を備えている。
この保護構造の一部として、編組金属シールド60を有
するケーブル5θは、はんだ付は等によりこの編組金属
シールドに取着された金属ナツト6λを有している。該
金属シールド及び金属ナツトがベース支持部材30の金
属製軸部に接触して運転中に接地ループノイズが発生す
るのを防止するために、ナツトは絶縁部材61I内、特
にその中空軸部AS内に配設する。該絶縁部材6グはコ
イル支持体λθと同様にポリイミド樹脂で形成してよい
軸部6Sの内部はナツト6λの外面と組み合うため多面
に形成されている。例えば、ナツトと軸部65の内面き
は、第1図のIY−■線に沿って示す図である第7図に
最も良く示すように、六角形を形成する6つの面を有す
る。絶縁部材6グがベース支持部材30の軸部内で回転
するのを防止するため、それ等が組み合う表面も、即ち
軸部Akの外面と軸部31の内面(第1図に示す小径部
3gの右側まで)も第7図に示すように六角に形成され
ている。
絶縁部材6グの前端にある小径リップ部6gによって、
ナツト6.2が移動しコイル支持部Oの内部に入ってし
まうのを防止する。また、絶縁ワッシャ70が入ってい
るのでナツトが所定位置外へ引き出されることもない。
該絶縁ワッシャ70の中央には、ナツト6コが通ること
はできないがケーブルSθは通れる直径の孔がある。
測定中、コイルがハウジング/2内で軸方向に移動しな
いことが肝要である。この不動性を与える一つの方法は
諸部品を厳しい公差で機械加工することである。前面/
3に対して定位置にコイルを保持するためのもつと安価
で簡単な方法は、波形ばねワッシャ74’のような付勢
手段を入れ、との付勢手段を絶縁部材AQに当接させて
コイル支持体、20を所望の不動係合状態に強制するこ
とである。
第3図は、低圧蒸気タービンに適用される場合のような
センサの代表的使用方法を示す。蒸気は矢印g2の方向
に羽根列goに入り、流れ案内体t4tを経由して出る
。センサは流れ案内体の位置にある最終の羽根列を監視
するために装着可能であり、そのため複数のセンサが羽
根を半径方向において囲む流れ案内体中に設けられてい
る。センサ/θは第5図において流れ案内体glI中に
装着して図示されており、そして管j6が継手?/を介
して別の保護管9oに接続されている。この保護管は湾
曲してタービン内の諸部品を周りタービン外に導かれて
、監視装置に電気接続がなされる。
ロータ9グの軸方向移動の指度を得るため、別のセンサ
/θ1が配置されている。タービン外へのケーブルの保
護通路を与えるため、センサ10+には管?乙を接続し
うる。
第を図は流れ案内体gyを通る断面図であって、センサ
10の装着をも一つと詳細に図示している。穴9tが流
れ案内体gyに加工されている。紋穴9gは、センサ1
0と該センサlOを流れ案内体に取着する手段とを収容
しうる大きさ、形状のものである。また、保護管36を
収容するため穴100も設けられている。
センサ10を穴9gの内部に取着する一つの方法は、保
持リングlloのフランジ部グーに当接するステンレス
鋼ワッシャ103及び1011のようなものと協働して
、機械ねじioo及び10/のような取着具を使用する
ことである。
該ワッシャ103及びIO’lはテフロン製でよいワッ
シャiot及び107にそれぞれ当接している。一旦セ
ンサは第を図に示された位置にある。そして機械ねじ1
00及び10/を最終的に締め付ける前lこ、センサを
限られた量だけ横方向に動かして羽根列に関するセンサ
の相対位置を変えうるようにするのが望ましい。このよ
うにする一つの方法は、ハウジング1.2及びコイル支
持体20の同心中心軸A(第1図)がケーブルjOを支
持する保護管左6の中心軸A1からずれるようにセンサ
を設計することである。
設置中に保護管j6を手で回転させると、中心軸Aが中
心軸A1を中心として回り、コイルに限定された横方向
の動きが伝えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるセンサの断面図、第2
図は第1図のセンサの分解斜視図、第3図は第1図のコ
イル間の電気的接続を示す回路図、第y図は第1図のN
−N線における断面図、第3図はタービン内のセンサを
示す断面図、第6図は第5図の取着構造を幾分詳細に示
す断面図である。 図中、10及び/ 0’はセンサ、/λは中空ハウジン
グ、I3は前面、/lは円筒形の側壁、/Sはフランジ
付きベース1.2Qはコイル支持体、ユ/及び、12は
コイル、30はベース支持部材、3ノは中空の軸部、3
.2はフランジ部、ダθは保持リング、ダ/は肩部、l
I2は保持リングのフランジ部、jθは多線電気ケーブ
ルである。 (/コ )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a) 前面と、該前面に一体であり、フランジ付きベー
    スで終端している円筒形の側壁とを有する非金属性中空
    ハウジング、 b) 該ハウジング内に配設される非金属性コイル支持
    体、 C) 該コイル支持体に巻着されたコイル、d) 円周
    方向に延びるフランジ部と、中空の軸部とを有するベー
    ス支持部材、 す前記ハウジングのフランジ付きベースに封着される肩
    部と、前記ベース支持部材のフランジ部に封着されるフ
    ランジ部とを有する保持リング、 f) 前記ベース支持部材の軸部を貫通し前記コイルに
    電気的に接続された多線電気ケーブル、を備える近接セ
    ンサ。
JP58135273A 1982-07-30 1983-07-26 近接センサ Pending JPS5935101A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US403431 1982-07-30
US06/403,431 US4563643A (en) 1982-07-30 1982-07-30 Eddy current proximity sensor for use in a hostile turbine environment

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JPS5935101A true JPS5935101A (ja) 1984-02-25

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JP (1) JPS5935101A (ja)

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