JPS6046405A - 堆積物の形成検出方式 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、透光性の搬送流体中で粒子を搬送するための
搬送チャネル内の堆積物の形成を検出するための方式に
関する〇 従来技術 搬送流体中で粒子を搬送する、例えば水（スラリー）中
を砂粒子または石炭粒子を搬送するかまたは圧縮空気中
を繊維粒子、穀物および他の乾燥物質を搬送するとき、
いずれも堆積物の形成という問題に直面する。水平方向
の導管における堆積物の形成は、固体要素が流体内に希
まり始める場合に生じる。このことが起こる胃期は、混
合物の粒状成分、混合物の濃度並び砂混合物の速度に依
存している。

堆積物の形成が危険なのはそのために導管４体が閉塞し
、それと関連した不都合が生じる百能性があるからであ
る。浚渫分野でサンディングという用語はこの現象に対
して使用されてしる。従って浚渫装置は常に、堆積物が
形成さ」′るおそれのある区域に対して相対的に十分大
きな安全間隔ないし安全余裕度を維持するようにする。

しかしながら他方においてスラリーまたは一般にする多
相混合物をエネルギーの最適台用で、ポンプで搬送・排
出する条件はこの危低区域の極めて近傍にある。このこ
とは実証されておりかつ更、に導管を介する搬送に対し
て周似の速度−圧力差ダイヤグラムを用いて指示す不こ
とができる。従って流体搬送チャネル中の相積物の形成
に対する信頼のお、ける装置を提案することか強く望ま
れている。

６　本発明が解決しようとする問題点 Ｖ　公知の装置においては、超音波が用いられる・がし
かし特に低い搬送速度を対象とする場合は。

それの結果は信頼性が著しく小さい。さらに音響的に不
利な周囲状況（例えば石炭および砂の１スラリー搬送の
場合）において、比較的に弱い測定信号が、これよりも
著しく強い雑音信号により消失される。

Ｌ　問題点を解決するための手段 本発明により、搬送流体における粒子を搬送する搬送チ
ャネルにおける堆積の形成を検出する、次の特徴を有す
る方式が提供される。即ち光送信機と光受信機と２つに
分岐されたガラスと　ファイノ々ケーブルを有し、この
ガラスファイバし　ケーブルの接続端が搬送チャネルの
壁の内側に］　取り付けられ、この２またケーブルの一
方の分岐が光送信機へ接続され他方の分岐が光受信機１
　へ接続され、この場合光受信機の出力側が弁別回路へ
接続され、この弁別回路が流体における移動粒子から生
ずる信号と、流体における静止粒子から生ずる信号とを
弁別するようにした、前述のシステムが提供される。

この方式の動作の間中、光送信機は光を送出する。この
光はガラスファイバケーブルを介して搬、送流体の中へ
放射される。搬送流体中の搬送される粒子は光反射器と
して作用し、光をガラスファイバケーブルへ逆方向に送
り返す。その結果光受信機はこの反射光を受信する。そ
れ放光受信機の出力側に、反射光の強さに比例する信号
が生ずる。導管中の粒子が移動していない時すなわち堆
積物が、形成される時は、直ちにこの反射光の強さが一
定になる。光の強さにおける連続的な変化を生じさせる
ためには、粒子の僅かな変位で十分である。この場合、
変化する電圧信号は光受信機の出力側へ供給され、弁別
回路において弁別される。

弁別回路は例えば、受信信号からの実効ａｃ電圧成分な
ｄｃ電圧成分へ変換する変換器とこのｄｃ電圧信号を所
定の閾値信号と比較する比較器とから構成される。有利
には弁別回路の出力側が、さらに可視的表示ユニットと
接続される。この可視的表示ユニットは、粒子の速度が
臨界速度を上回るがまたは下回るかを明瞭に表示する。

換言すれば、堆積物形成およびさらには一層不利な完全
な閉鎖ないし導管閉塞が行なわれる危険があるか否かを
、明瞭に表示する。

実際に例えば長い距離にわたる砂搬送の時しま。

一般に比較的大きい搬送チャネルが用いられる・この搬
送チャネルは、数ケ所の点で監視される。

この場合、弁別回路の出力側を送信機と接続し、この送
信機により弁別回路の出力信号を相応の受信機へ伝送し
、この受信機の出力側を表示コーニットと接続すると、
有利である。このようにして複数個の測定点を１つの中
央位置で監視することができる。

光受信機の出力信号は、堆積物形成が生ずる時の直流特
性を有するだけでな（、さらに粒子を含まない搬送流体
だけが搬送チャネル中を移動している時にもｄｃ特性を
有する。後者の場合に表示ユニットによる警報信号を除
去するために、弁別回路に１つの入力側を設け、流体が
何ら粒子を含まない場合にこの入力側に信号を供給でき
るようにすると、有利である。

実際に、堆積物の信頼できる検出は、次のようにして行
なわれることが示された。即ちガラスファイバケーブル
の接続端ないし接合端を搬送チャネルの低い方の部分の
内部に設置し、このガラスファイバ接続端とチャネルの
中心を通る鉛直線との角度を±３０°にすることが、実
際に示された。

堆積物形成の速さについ℃のさらに詳細な表示が所望さ
へる場合は２、本発明の範囲において。

測定システムを、搬送流体中の搬送粒子に対する搬送チ
ャネル内の堆積物の形成を検出し測定するために用いる
ことができる。このシステムは上述の複数個のシステム
により特徴づけられる。即ち２つに分岐される各ファイ
バケーブルの接続端をチャネル壁の内部に、チャネルの
中心を通る鉛直線からそれぞれ異なる角度で設置する。

有利にはそれぞれ３０°、６０°および９０゜の角度で
設置した３つの装置を使用できる。

実施例 次に図面を参照しながら実施例について本発明の詳細な
説明する。

第１図は本発明による装置の実施例を示すブロック図で
ある。この装置は、実際に試験済みのものである。図か
ら分るように、浚渫用導管ている。各ガ、ユＭｉｊａ”
＋−ブ、。２また分岐。

受信器しか示していないが、他のガラスＩＲ維ケつの分
岐は発光ダイオード５と結合され、それはダイオード制
御装置６によって制御される。

ダイオード制御装置６は発光ダイオード５に直流電圧を
供給し、その結果、連続的な光信号がとは別に、試験信
号（正弦波信号またはノイズ信号）を装置に供給するこ
ともできる。

導管１の管壁で反射した光は、ガラスｉ電ンーブル２に
受信され、ホトダイオード７へ送られる。ホトダイオー
ド７は受信した光を電気信号に変換する。この信号は増
幅器８で増幅され、ＲＭＳ　（ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　５
ｑｕａｒｅ　）直流コンノ々−夕９に供給される。ＲＭ
Ｓ直流コン・ζ−夕は、交流電圧の実効値を直流電圧に
変換する。この直流電圧はコンパレータ１０の中で基準
電圧と比較される。実際ｑ信号が基準電圧より小さけれ
ば。

単極性の信号１例えば負の信号が出力側に現われる。信
号が基準電圧より大きければ、他の極性の信号、例えば
正の信号が出力側に現われる。

コンノミレータの出力信号は、表示および／または警報
装置１１に供給される。表示装置は、導管１の管壁に形
成された付着物ないし堆積物の形成を監視するために用
いられる。そしてこの実施例では、付着物の厚さないし
形成された堆まとめることが可能である。従って、浚渫
導管１内に形成された付着物ないし堆積物の厚さを。

明確に知ることができる。

第２図は、光送信器６の実施例の詳細を示す図である。

光送信器６は複数の発光ダイオード２０．２１．２２を
有している。これらの発光ダイオードと給電端子との間
には、トランジスタ２３と少なくとも１つの抵抗２４が
直列に接続されている。ダイオード２０，２１．２２を
流れる電流は、制御トランジスタ２３のベース電圧と抵
抗２４によって決められる。この電流は、トランジスタ
２３のエミッタにおいて測定することができる。図示の
実施例では、この点に加わる直流電圧が５Ｕであれば、
ｌＱＱｍＡの電流がダイオード２０，２１．２２を流れ
る。

この電流は、トランジスタ２７の出力側に接続されたス
イッチ２５によって、ゼロにすることができる。スイッ
チ２５が図示の切換位置にある時は、電流はンエナーダ
イオード２６によって決定される。トランジスタ２７と
その周囲にある素子は通常のように構成されており、当
業者には公知である。

第３図には、第１図のユニツ）７，８．９および１０の
詳細図が示されている。第３図では、ホトダイオード７
は増幅器８と組合された市販のデバイスとして構成され
ている。集積化されたホトデテクタ回路ｏｓｊ　−５ｋ
は、Ｃｅｎｔｒｏｎｉｘから提供されており、この回路
は図の上方左側部分に３０で略示されている。このデバ
イスの詳細については、その仕様書に記載されている。

このデテクタ段の出力側は、集積回路ＡＤ６３６ＪＨよ
り構成されたＲＭＳ−ＤＣコンノｊ　−タ３１の入力側
に接続されている。前述の集積回路および前述の回路の
接続用部品の詳細については、この回路の仕様書リーフ
レットに記載されている。

付言すれば、原理上、ピークデテクタを使うことがｔｉ
Ｊ能でありピークデテクタを使うと有利である。と言う
のは、信号のピーク値は実効値より極めて大きいからで
ある。他方、集積回路ＡＤ６３６を使うと、バーｒウェ
ア回路が非常に簡単になる。

段３１の出力信号は、従来通り増幅器３２において１０
０倍に増幅される。増幅器としては、例えばタイプ３２
４０が従来の回路で示されているように接続されている
。

なお、原理上、どんな演算増幅器も使えることかでき、
その際、前述の演算増幅器を使う際の唯一の必要条件は
オフセット電圧が低くなければならないということであ
る□前述の必要条件を満たす多くの演算増幅器が市販さ
れており。

それらを利用できる。

増幅段３２の出力側は、集積回路３２４０により構成さ
れたコンノミレータ段３３の入力側に接続されている。

負の入力側に入力された信号は、正の入力側に供給され
た基準電圧と比較される。前述の基準電圧は、通常のよ
うに、調整可能な抵抗回路によって発生され、この図示
された実際の実施例では０．５〜５■である。

コンパレータの出力側は、第４図に示されたディスプレ
イユニットの入力側に接続されており、この場合、２つ
の彩色の発光ダイオード。

例えば緑色の発光ダイオード４１と赤色の発光ダイオー
ド４２を含んでいる。コンパレータの出力側が高い信号
の時（この場合、堆積物の形成はない）、緑色の発光ダ
イオード４１が発光し、その他の場合には、赤色の発光
ダイオード４２が発光して堆積物の形成を示す。第４図
のインノぐ一タ４３，４４はタイプ４０４９のインバー
タである。

更に、コン・ぞレータの出力側をアラーム回路、例えば
、音響的なアラーム回路にも接続することができる。こ
の実施例では、トランジスタ４５、いくつかの抵抗、お
よび、スイッチ４７によって遮断しうる音発生器４６を
有している。

第５図は表示および警報ユニットの実施例を示し、その
場合導管内で異なった高さで作用する系を検出するため
の発光ダイオードは組合わされて、場合によっては形成
される堆積物を明瞭に視覚で指示する。それぞれの個所
５０．５１または５２に、それぞれ赤および緑の発光ダ
イオードが組合わせて設けられており、かつ赤を放射す
る点５２，５１．５０の列の゛高さパは測定領域内で場
合によっては生ずる堆積物の“高さ”を指示する。

本発明による堆積物検出装置は１本のでき上った管部分
に永久的に装着することができ、その管部分を非常に簡
単な方法で輸送導管の任意の場所に設置することができ
る。その場合前述の管部分の直径を、輸送導管の直径よ
り幾分大きく選択することができる。その結果前述の測
定領域の部分で堆積が形成される機会が増加するので、
比較的長く圧力が加えられる導管内に前述の管部分を取
付ける場合、所定の安全余裕度が得られる。

全体の回路は非常に小さな消費電力しか有しないので、
非常に簡単な送信および受信装置を用いて、少なくとも
１つの測定個所からの情報を、すべての測定個所が監視
される中央の受信装置に伝送することができる。

この回路の原型は水と石炭粒子との泥状物ないしスラリ
を輸送する輸送導管内で試験されている。基準電圧は１
ｖに調整された。導管内に堆積物が形成されていないな
らば、応答出力はガラスファイバケーブルの種類に依存
して６〜２０Ｖの範囲で変化する。そしてこの出力電圧
は、チャネル内の粒子の速度が堆積物の形成を開始する
臨界速度を越えているならば、実際にこの粒子の速度に
は無関係である。導管内の粒子が動かなくなった場合、
換言すれば堆積物の形成が開始すると、実効値直流変換
器の出力側の信号は０．３〜０．４Ｖである。これは選
択された基準電圧を考慮すれば非常に明瞭な検出情報で
ある。

第６図は原型の回路で得られた結果を図示したもので、
２またに分れたガラスファイバケーブルの接合端を導管
の底部に取付けた。

曲線ｌはｖ＝　３　ｍ　／　ｓｅｃの泥状物ないしスラ
リの速度での状況を示し、堆積物は形成されていない。

曲線２はｖ　””　２．３　ｍ　／ｓｅｃの泥状物ない
しスラリの速度での情況を示す。堆積物は幾分形成され
ているが、堆積物全体はある種の浮動する層のようにま
だ動いている。±１０および１００Ｈｚ間の周波数の部
分では減少していることが明らかである。

曲線３は２．２　ｍ　／　ｓｅｃの泥状物ないしスラリ
の速度につき示す。形成される堆積物は殆んど変化して
おらず、かつすべての周波数で振幅は大きく減少してい
る。

この図から明らかなように回路内で変換器の前段にフィ
ルタを挿入すると有利であり、例えばこのフィルタを、
１ＱＨｚおよび１ｏＯＨｚ間の通過帯域を有する帯域通
過フィルタとすれば、曲線１，２および凸で示した状態
を弁別することができる。斯様なフィルタを組込むと、
表示ユニットは適正な方法で、堆積物が生じない状態１
）と幾分動く堆積物がある状態２）と変化しない堆積物
がある状態３）とを所定の周波数範囲の信号を用いて視
覚で指示することができる。

前述の実施例においてはガラスファイバが用いられてい
るが、当業者ならば本発明の範囲を逸脱することなく、
ガラス以外の材料で製作された光学ファイノぐを利用で
きることは明らかである。更に図示された詳細な図面は
例として示されただけで、他の実施例も可能であること
は当業者ならば明らかである。

発明の効果 本願明細書中従来技術の欠点ないし本発明の解決しよう
とする問題点を解決できるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の実施例のブロック図、第２
図は第１図の光送信器の詳細を示す回路図、第３図は第
１図の光受信器、増幅器、コンバータ、コンパレータお
よび表示装置の詳細を示す回路図、第４図はディスプレ
イユニットの回路図、第５図はディスプレイおよび警報
ユニットの実施例を示す斜視図、第６図は本発明の回路
の原型で得られた結果を示す線図である。 ■・・浚渫用導管、２，３．４・・・ガラスファイバケ
ーブル、５，２０，２１，２２，５０，５１．５２・・
発光ダイオード、６・・・ダイオード制御装置、７・・
ホトダイオード、８・・増幅器、９・・　ＲＭＳ直流コ
ンバータ、１０・・コンパレータ、１１・・表示および
警報装置、２６・・ツェナーダイオード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光送信器、光受信器を有する、透光性の搬送流体中
   で粒子を搬送するための搬送チャネル内の堆積物の形成
   を検出する方式において。 接合端部が前記搬送チャネルの壁内に数句けられている
   ２またのガラスファイバケーブルが設けられており、前
   記ケーブルの２また部の一方の分岐は光送信器に結合さ
   れており。 また他方の分岐は光受信器に結合されており、かつ前記
   光受信器の出力側は、受信信号における実効ａｃ電圧成
   分なｄＣ電圧成分に変換するための変換器と、前、記ｄ
   Ｃ電圧信号を所定の閾値信号と比較するコン・ξレータ
   とを有する弁別回路に接続されていることを特徴とする
   堆積物の形成検出方式・ ２、弁別回路の出力側は、可視表示ユニットに接続され
   ている特許請求の範囲第１項記載の堆積物の形成検出方
   式。 ５、弁別回路の出力側は、同弁別回路の出力信号を、対
   応の受信器に送信するための送信器に接続されており、
   その際前記受信器の出力側が、表示ユニットに接続され
   ている特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかの
   項に記載の堆積物の形成検出方式〇 屯　弁別回路は、流体が何らの粒子も含んでいない場合
   信号が供給可能である入力側を有する特許請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれかの項に記載の堆積物の形
   成検出方式。 ５．２またのガラスファイバケーブルの接合端部が取付
   けられている搬送導管領域は、搬送導管の残りの領域よ
   り幾分大きい直径を有する特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれかの項に記載の堆積物の形成検出方式
   。 ６、　ガラスファイバケーブルの接合端部が導管の中心
   点を通る鉛直線に対して±３０°の角度を成す搬送チャ
   ネルの低い部分内に配置されている特許請求の範囲第１
   項から第５項までのいずれかの項に記載の堆積物の形成
   検出方式０ ７、搬送流体中を粒子を搬送するための搬送チャネル内
   の堆積物の形成の方式にお（・て、接合端部が前記搬送
   チャネルの壁内に取付けられている２またのガラスファ
   イノ々ケーブルが設けられており、前記ケーブルの２ま
   た部の一方の分岐は光送信器に結合されており、また他
   方の分岐は光受信器に結合されており、かつ前記光受信
   器の出力側は、受信信号における実効ｇｃ電圧成分をｄ
   ｃ電圧成分に変換するための変換器と、前記ｄｃ電圧信
   号を所定の閾値信号と比較するコン・ξレータとを有す
   る弁別回路に接続されている、複数の堆積物の形成検出
   方式を用い、その際２またガラ異なった角度でチャネル
   壁内に取付けられていることを特徴とする堆積物の形成
   検出方式。 ６、方式を全部で３つ用い、その際取付は角度をおのお
   の３０°、６０°および９０’とする特許請求の範囲第
   ７項記載の堆積物の形成検出方式。 ９、　コンバータの前に、所定の周波数範囲のみを送信
   するだめの回路にフィルタが挿入されており、また表示
   ユニットが所定の振幅範囲内の信号を表示するための手
   段を有する特許請求の範囲第７項または第８項のいずれ
   かの項に記載の堆積物の形成検出方式。