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技術 撹拌装置の振動監視システム

出願人 株式会社日立製作所
発明者 為田智宏渡部健一河村直
出願日 1994年3月18日 (26年8ヶ月経過) 出願番号 1994-048285
公開日 1995年10月9日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1995-256078
状態 未査定
技術分野 機械的振動・音波の測定 回転容器形および振動形混合機
主要キーワード レーザー式変位センサー 振動様式 運転制御機 比較機 振動監視システム 撹拌液 多段遠心ポンプ 軸変位
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年10月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

目的

本発明は、撹拌軸気相部の変位の測定に分解能の高いレーザーセンサーを用いて、センサーの取り付け、調整が安易にできること、撹拌液性質が変化しても測定精度が安定していること、振幅が大きくなってもセンサーが破壊されないこと、測定点以外の振動が計算できることにある。

構成

撹拌槽1上部の気相部に設けられたレーザー式センサー5に振動モード比較機7を繋げ、撹拌軸2の振動を監視する。

効果

本発明により、センサーの取り付け、調整が容易で、撹拌液の性質に精度が左右されない振動監視システム構築できる。また、このシステムは大きな軸振幅にも耐える。更に、変位と振動数を監視することにより、測定点以外の振動も監視できる。また、低周波の振動も監視できる。

概要

背景

撹拌装置は、その撹拌液性質の変化、軸受類の傷み、温度変化、その他外乱などにより振動が大きくなり破壊につながることがある。特に、大型撹拌装置では撹拌槽に比べ、撹拌翼撹拌軸モーターなどから構成される撹拌機の重量が小さく、撹拌機の振動を直接測定する以外にその振動を監視することが難しい。

従来、液に浸かる装置の振動は日本機械学会論文集(C偏)48巻427号「多段遠心ポンプ軸振動の研究」(1982年3月、日本機械学会)や日本機械学会論文集(C偏)51巻463号「軸方向水流中の回転軸の振動に及ぼす流体力の影響」(1985年3月、日本機械学会)のように液に浸された近接型隙間センサーである渦電流式センサーを用いて、振動変位の大きな液中軸変位を測定していた。

概要

本発明は、撹拌軸の気相部の変位の測定に分解能の高いレーザーセンサーを用いて、センサーの取り付け、調整が安易にできること、撹拌液性質が変化しても測定精度が安定していること、振幅が大きくなってもセンサーが破壊されないこと、測定点以外の振動が計算できることにある。

撹拌槽1上部の気相部に設けられたレーザー式センサー5に振動モード比較機7を繋げ、撹拌軸2の振動を監視する。

本発明により、センサーの取り付け、調整が容易で、撹拌液の性質に精度が左右されない振動監視システム構築できる。また、このシステムは大きな軸振幅にも耐える。更に、変位と振動数を監視することにより、測定点以外の振動も監視できる。また、低周波の振動も監視できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

被撹拌液を保持する撹拌槽と、この撹拌槽の上蓋を貫通する撹拌軸と撹拌軸中央部から下部の被撹拌液に浸かっている部分に取り付けられた撹拌翼からなる撹拌装置において、撹拌軸上部の被撹拌液に浸かっていない部分の変位変位計で測定し、撹拌軸の不安全振動監視するシステム

請求項2

被撹拌液を保持する撹拌槽と、この撹拌槽の上蓋を貫通する撹拌軸と撹拌軸中央部から下部の被撹拌液に浸かっている部分に取り付けられた撹拌翼からなる撹拌装置において、撹拌軸上部の被撹拌液に浸かっていない部分の振動を測定し、撹拌軸の不安全振動を監視するシステム。

請求項3

請求項1または2記載の監視システムの振動測定子として反射角度検知レーザーセンサードップラー効果検知レーザー式センサーを用い、非接触で軸の微小変位を監視するシステム。

請求項4

被撹拌液を収納する撹拌槽と、この撹拌槽の上蓋を貫通する撹拌軸と撹拌軸中央部から下部の被撹拌液に浸かっている部分に取り付けられた撹拌翼からなる撹拌装置において、撹拌軸上部の被撹拌液に浸かっていない部分の振動を測定し、その値を予め記憶してある振動の様式と比較し、撹拌軸の不安全振動を監視するシステム。

技術分野

0001

本発明は撹拌翼を持つ撹拌装置に関する。

背景技術

0002

撹拌装置は、その撹拌液性質の変化、軸受類の傷み、温度変化、その他外乱などにより振動が大きくなり破壊につながることがある。特に、大型撹拌装置では撹拌槽に比べ、撹拌翼、撹拌軸モーターなどから構成される撹拌機の重量が小さく、撹拌機の振動を直接測定する以外にその振動を監視することが難しい。

0003

従来、液に浸かる装置の振動は日本機械学会論文集(C偏)48巻427号「多段遠心ポンプ軸振動の研究」(1982年3月、日本機械学会)や日本機械学会論文集(C偏)51巻463号「軸方向水流中の回転軸の振動に及ぼす流体力の影響」(1985年3月、日本機械学会)のように液に浸された近接型隙間センサーである渦電流式センサーを用いて、振動変位の大きな液中軸変位を測定していた。

発明が解決しようとする課題

0004

撹拌機の振動を測定する場合、従来の近接型隙間センサーである渦電流式センサーは、分解能が低いため、軸変位の大きな液中に取り付ける必要があった。そのため、センサーの取り付けや調整が困難であるという問題があった。センサーが液中にあると液を張ったままではその調整ができないため、大型槽で特に問題となった。また、センサーと測定物が液中にあるため、液の性質に測定精度が左右されるという問題があった。さらに、センサーと測定対象物の間が数ミリに限定されるので、異常時に振幅が大きくなった場合に軸とセンサーが接触しセンサーが破壊される問題があった。

課題を解決するための手段

0005

本発明では、軸変位の測定に渦電流式センサーより一桁程度分解能の高いレーザー式変位センサーを使用し、センサーを気相部に取り付けることによりこの問題を解決した。

0006

レーザー式センサーは、遠方から撹拌軸の変位を良い分解能で測定出来る。よって、軸の液面より上に出ている部分の変位を測定した場合、その部分の振幅が小さくとも十分測定精度が出る。本発明によればセンサーが気相部にあるため、センサーの取り付けや調整が容易である。また、センサーと測定物が液外にあるので、液の性質の変化に測定精度が左右されない、更に、撹拌軸からセンサーを十分離すことができるので異常時に振幅が大きくなってもセンサーと軸が接触してセンサーが壊れることがない。また、その変位と振動数により、予め記憶されている振動様式を用いて、測定点以外の振動も計算できる。

0007

また、1Hzまでの低周波まで測定できるので、大型撹拌槽で問題となる周波数の低い振動にも適用できる。

0008

図1は本発明による振動監視システム立形撹拌装置に適用した例を示す断面図である。被撹拌液が入っている撹拌槽1には、上蓋を貫通して撹拌軸2が設けられていて、撹拌軸2の中央部から下部に単数または、複数の撹拌翼3が付いている。撹拌軸2は、撹拌槽1の外部に設けられたモーター4によって回転させられる。被撹拌液の液面上部の気相部に設けられた、レーザー式センサー5により撹拌軸2の上部の変位を測定する。レーザー式センサー5からの電気信号は振動モード比較機7で変位と振動数とに分解され、予め記憶している振動数と変位の関係から、安全に運転されているかどうかを診断し、危険と判断すると運転制御機6に回転数変更の信号を与える。運転制御機6はその信号によりモーター4の回転数を調整する。

0009

気相部に出ている撹拌軸2の上端部は軸受8の近くでありその変位は大きくないが、レーザー式センサー5は微小変位を測定できるので、撹拌軸2の振動を捕らえることができる。レーザー式センサー5は気相部にあるので被撹拌液を張ったままで取り付け、調整ができ、被撹拌液の性質に関係なく変位を測定できる。レーザー式センサー5から撹拌軸2までの距離が離れているので、撹拌軸2が大きく振動しても、レーザー式センサー5と撹拌軸2が接触してセンサーが壊れることがない。また、この部分の変位には、問題となる低周波の振動より、高周波の振動が大きく含まれるが振動モード比較機7で振動数をも測定することにより低周波の振動も分離でき、正確に運転状況を捕らえることができる。

0010

図2は本発明による撹拌装置の振動監視システムの他の実施例を示す断面図であり、図1と同じ部分には同符号を使用している。本実施例では、レーザー式センサー5が撹拌槽1の壁より外にある点が図1の実施例と異なる。レーザー式センサー5を撹拌槽1の外に出すことにより、撹拌槽1内の被撹拌液や、気相部のガス、その温度、圧力による、レーザー式センサー5の汚れや、破壊を防止できる。また、撹拌槽1内に入らずに、撹拌槽1の内部の圧力や内容物などの状態を保ったまま、レーザー式センサー5の点検修理が行える。

発明の効果

0011

本発明によれば、分解能の高いレーザー式センサーを使用することにより、センサーの取り付け、調整が容易で、撹拌液性質に精度が左右されない振動監視システムが構築できる。また、このシステムは大きな軸振幅にも耐える。更に、変位と振動数を監視することにより測定点以外の振動も監視することができる。

0012

また、低周波の振動も監視できる。

図面の簡単な説明

0013

図1本発明による振動監視システムを撹拌槽に取り付けたときの一実施例を示す断面図である。
図2本発明による振動監視システムを撹拌槽に取り付けたときの別の一実施例を示す断面図である。

--

0014

1…撹拌槽、2…撹拌軸、3…撹拌翼、4…モーター、5…レーザー式センサー、6…運転制御機、7…振動モード比較機、8…軸受。

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