JPH0543398Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、熱交換器の伝熱管などの振動特性
（固有振動数，減衰比等）を測定する際に使用さ
れる細管用加振装置に関する。

〔従来の技術〕

熱交換器の伝熱管は、一般に多数の細管を束ね
て構成されており、このような伝熱管の振動特性
を測定する場合、従来では伝熱管と伝熱管との間
隔が狭く、最外周以外の伝熱管へのセンサの取付
ができないなどの理由から組立て前の伝熱管の振
動特性を測定し、そのデータをもとに組立て後の
伝熱管の振動特性を推定していた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような方法によると、伝熱
管と管支持板との間には運転中にスケールが詰ま
ることがあり、スケールが詰まつてしまつた場合
には伝熱管の支持条件が固定に近い状態となる。
このように伝熱管の支持条件が変化すると、伝熱
管の振動特性も変化してしまうため、組立て前の
伝熱管の振動特性から組立て後の伝熱管の振動特
性を推定することが困難であつた。

本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、多数の
細管が密に束ねられている場合でも細管の振動特
性を正確に測定可能な細管用加振装置を提供しよ
うとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本考案は、細管内に
挿入され上記細管に振動を与える加振用プローブ
と、この加振用プローブの後端にフレキシブルコ
イルを介して接続され前記細管の振動を計測する
計測用プローブと、この計測用プローブの後端に
フレキシブルコイルを介して接続され前記加振用
プローブの位置を検出する位置センサと、この位
置センサの後端に接続され内部に電源線及び信号
線等を挿通されたフレキシブルチユーブとを具備
してなることを特徴とするものである。

〔作用〕

本考案においては、細管内に加振用プローブお
よび計測用プローブを挿入し、加振用プローブで
細管を加振するとともに、そのときの細管の振動
を計測用プローブで検出することにより、多数の
細管が密に束ねられている場合でも細管の振動特
性を正確に測定することができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図〜第７図は本考案の第１実施例を示す図
で、第１図は細管用加振装置の構成図である。同
図において細管用加振装置１は、細管１０内に挿
入される加振用プローブ２と、この加振用プロー
ブ２の後端にフレキシブルコイル５ａを介して接
続された計測用プローブ３と、この計測用プロー
ブ３の後端にフレキシブルコイル５ｂを介して接
続された位置センサ４と、この位置センサ４の後
端に接続されたナイロン等のフレキシブルチユー
ブ６とで構成されており、フレキシブルチユーブ
６の内部には加振用プローブ２に電源を供給する
ための電源線７、計測用プローブ３及び位置セン
サ４からの信号を取り出すための信号線８，９が
挿通されている。

前記加振用プローブ２は細管１０に加振力を与
えるためのもので、第２図に示す如くナイロン等
の可塑性材料で形成された円筒状のプローブ本体
２１と、このプローブ本体２１内に一端が固定さ
れて設けられた加振板２２と、この加振板２２の
他端に取付けられた重錘２３と、プローブ本体２
１の外周に設けられた複数のリツプ２４……とで
構成されている。上記加振板２２は第４図に示す
如く薄い金属板２５の両面に圧電アクチユエータ
２６，２６を配設したもので、この圧電アクチユ
エータ２６，２６の圧電効果と重錘２３の慣性質
量によつて加振力を発生するようになつている。
また、前記リツプ２４……は第６図に示すように
細管１０の内面に弾力的に接触するように構成さ
れており、このリツプ２４……を介して加振板２
２の加振力を細管１０に伝えるようになつてい
る。

前記計測用プローブ３は細管１０の振動を検出
するためのもので、第３図に示す如くナイロン等
の可塑性材料で形成された円筒状のプローブ本体
３１と、このプローブ本体３１内に設けられた加
速度計３２と、プローブ本体３１の外周に設けら
れた複数のリツプ３３……とで構成されている。
上記加速度計３２は細管１０の加振方向に配設さ
れており、細管１０の振動をリツプ３３……を介
して検出するようになつている。なお、リツプ２
４，３３はプローブ本体２１，３１を細管１０の
中心に支持するための調芯部材を兼ねている。

前記位置センサ４は加振用プローブ２の位置を
検出するためのもので、細管内面探傷用に使用さ
れている渦電流式センサと同様の構造を持ち、細
管１０を支持しているバツフル板（図示せず）を
通過する際に位置信号を発するように構成されて
いる。

第７図は第１図の細管用加振装置に適用される
計測システムを示すブロツク図で、同図において
４１は加振用プローブ２に供給する電圧の周波数
を調整するスイープオシレータ、４２はスイープ
オシレータ４１により設定された所定周波数の電
圧を発信可能な電圧に昇圧する高電圧増幅器、４
３は計測用プローブ３からの信号を増幅する増幅
器、４４は増幅器４３で増幅された信号を記録す
るデータレコーダ、４５はデータレコーダ４４に
記録された振動データを周波数分析するFFTア
ナライザ、４６はFFTアナライザ４５で得られ
た周波数毎のピーク加速度を記録するプリンタ、
４７は位置センサ４からの位置信号を入力して加
振用プローブ２の位置を検出するためのDF探傷
器、４８はDF探傷器４７からの信号波形を表示
するオシロスコープである。

このような構成において細管１０の固有振動数
を測定する場合は、まず細管用加振装置１を細管
１０内に挿入し、加振用プローブ２を所定位置に
セツトする。次にこの状態で加振用プローブ２の
圧電アクチユエータ２６に交流電圧を印加し、加
振用プローブ２より細管１０に加振力を与える。
そして、そのときの細管１０の振動を計測用プロ
ーブ３の加速度計３２で検出し、加速度計３２か
らの信号をFFTアナライザ４４で分析すること
により細管１０の固有振動数を求めることができ
る。

また、細管１０の減衰比を求める場合は、加振
板２２の振動数を細管１０の固有振動数に合せ、
細管１０が共振することを確認した上で加振を瞬
間的に停止する。そして、そのときの細管１０の
自由減衰振動を加速度計３２で検出することによ
り、その時刻歴波形から減衰比を求めることがで
きる。

このように本実施例においては、加振用プロー
ブ２を細管１０内に挿入して細管１０に振動を与
え、加振用プローブ２の後端にフレキシブルコイ
ル５ａを介して接続された計測用プローブ３で細
管１０の振動を検出するので、多数の細管が密に
束ねられている状態でも細管の振動特性を正確に
測定することができる。なお、加振用プローブ２
と計測用プローブ３とはフレキシブルコイル５ａ
で接続されているが、フレキシブルコイルは振動
を遮断する特性を持つていることが実験的に確認
されているので、加振用プローブ２の振動が計測
用プローブ３に直接伝わることはない。また、本
実施例では１枚の加振板２２で振動を発生させる
ようにしたが、第５図に示すように２枚の加振板
２２ａ，２２ｂで振動を発生させるようにしても
よい。ただし、その場合には加振板２２ａと加振
板２２ｂとの間にスペーサ２７を設ける必要があ
る。

次に第８図〜第１２図を参照して本考案の第２
実施例について説明する。なお、第１図〜第７図
に示したものと同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

第８図において、細管用加振装置１は第１実施
例と同様に、細管１０内に挿入される加振用プロ
ーブ２と、この加振用プローブ２の後端にフレキ
シブルコイル５ａを介して接続された計測用プロ
ーブ３と、この計測用プローブ３の後端にフレキ
シブルコイル５ｂを介して接続された位置センサ
４と、この位置センサ４の後端に接続されたフレ
キシブルチユーブ６とで構成されており、フレキ
シブルチユーブ６の内部には電源線７及び信号線
８，９等が挿通されている。

前記加振用プローブ２は、第９図及び第１１図
に示すプローブ本体２１と、このプローブ本体２
１内に設けられたモータ２８と、このモータ２８
の回転軸に取付けられた偏芯重錘２９と、プロー
ブ本体２１の外周に設けられた複数のリツプ２４
……とで構成されており、モータ２８の回転によ
りプローブ本体２１が偏芯重錘２９の不平衡力に
よつて振動し、その振動をリツプ２４……を介し
て細管１０に伝えるようになつている。

前記計測用プローブ３は第１０図に示す如くプ
ローブ本体３１と、このプローブ本体３１内に互
に直交して設けられた加速度計３２ａ，３２ｂ
と、プローブ本体３１の外周に設けられた複数の
リツプ３３……とで構成されており、細管１０の
振動をリツプ３３……およびプローブ本体３１を
介して加速度計３２ａ，３２ｂで検出するように
なつている。また、前記位置センサ４は第１実施
例のものと同様の構成であつて、細管１０を支持
しているバツフル板（図示せず）を通過する際に
信号を発するように構成されている。なお、加速
度計を２個設けた理由は、加振源としてモータ２
８を使用した加振用プローブ２の場合には加振方
向が２方向となるためである。

第１２図は第８図の細管用加振装置に適用され
る計測システムを示すブロツク図で、同図におい
て４３〜４８は第７図に示したものと同一なの
で、その説明は省略する。また、４９は直流電源
装置５０からの直流電圧をパルス電圧に変換して
計測用プローブ２のモータ２８に供給するための
パルス信号発生装置である。

このような構成によると、前述した第１実施例
と同様に細管１０の振動特性を加振用プローブ２
の後端にフレキシブルコイル５ａを介して接続さ
れた計測用プローブ３で正確に測定することがで
きる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、細管内に挿入さ
れ該細管に振動を与える加振用プローブと、この
加振用プローブの後端にフレキシブルコイルを介
して接続され前記細管の振動を計測する計測用プ
ローブと、この計測用プローブの後端にフレキシ
ブルコイルを介して接続され前記加振用プローブ
の位置を検出する位置センサと、この位置センサ
の後端に接続され内部に電源線及び信号線等が挿
通されたフレキシブルチユーブとを具備した構成
としたので、細管内に加振用プローブおよび計測
用プローブを挿入することにより、多数の細管が
密に束ねられている場合でも細管の振動特性を正
確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本考案の第１実施例を示す図
で、第１図は細管用加振装置の構成図、第２図は
加振用プローブの構成図、第３図は計測用プロー
ブの構成図、第４図は加振板の構成図、第５図は
加振板の変形例を示す図、第６図は第１図の−
線に沿つた矢視断面図、第７図は同実施例に適
用された計測システムのブロツク図、第８図〜第
１２図は本考案の第２実施例を示す図で、第８図
は細管用加振装置の構成図、第９図は加振用プロ
ーブの構成図、第１０図は計測用プローブの構成
図、第１１図は第８図の−線に沿つた矢
視断面図、第１２図は同実施例に適用される計測
システムのブロツク図である。 ２……加振用プローブ、３……計測用プロー
ブ、４……位置センサ、５ａ，５ｂ……フレキシ
ブルコイル、６……フレキシブルチユーブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 細管内に挿入され上記細管に振動を与える加振
   用プローブと、この加振用プローブの後端にフレ
   キシブルコイルを介して接続され前記細管の振動
   を計測する計測用プローブと、この計測用プロー
   ブの後端にフレキシブルコイルを介して接続され
   前記加振用プローブの位置を検出する位置センサ
   と、この位置センサの後端に接続され内部に電源
   線及び信号線等が挿通されたフレキシブルチユー
   ブとを具備してなることを特徴とする細管用加振
   装置。