劣化检测装置以及热电偶检查装置的制造方法

文档序号:10517715阅读:621来源:国知局
劣化检测装置以及热电偶检查装置的制造方法
【专利摘要】保护管式热电偶(5)具备热电偶(52)以及收容热电偶(52)的保护管(51)。保护管(51)具备形成在前端(54)侧的圆锥部(511)和插入热电偶(52)的空洞部(53),该空洞部(53)形成在保护管(51)内部的连接保护管(51)的前端(54)和后端(55)之间的长度方向上,处于圆锥部(511)内部的空洞部(53)具备随着朝向前端(54)而截面积变小的锥形部(532)。
【专利说明】
劣化检测装置以及热电偶检查装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种检查用于测定在混炼机内生成过程中的混炼物的温度的保护管式热电偶的技术。
【背景技术】
[0002]橡胶制品以及塑料制品的制造工序包括混炼成为橡胶或塑料的多个材料而生成混炼物的工序。混炼物的温度被用作表示多个材料的混炼程度的指标,因此,在混炼物生成过程中测定混炼物的温度。
[0003]混炼物的温度测定利用热电偶。由于混炼物的粘度高,因此,如果使热电偶处于接触于生成过程中的混炼物的状态,则热电偶会破损。因此,利用具有在管状部件中收容了热电偶的结构的保护管式热电偶。
[0004]保护管式热电偶为具有在金属制或陶瓷制的保护管中收容了热电偶裸线的结构的热电偶。作为此种热电偶,可举出保护管式热电偶以及铠装热电偶。
[0005]保护管式热电偶会因使用而劣化,因此,提出检测保护管式热电偶的劣化的技术。例如,作为检测保护管式热电偶的劣化的技术,有专利文献I公开的热电偶劣化检测装置。该装置具备:前端部被设置在测定对象的第一热电偶;靠近该第一热电偶而设置且短于第一热电偶的第二热电偶;以及比较第一热电偶的输出与第二热电偶的输出,当两个热电偶的输出差超过规定值时,判断为第一热电偶劣化,并生成劣化检测信号的处理单元。
[0006]保护管式热电偶在测量混炼过程中的混炼物的温度方面非常重要,但因响应性差而存在显示比实际温度低的温度(例如低10度?20度的温度)的问题。作为改善温度响应性的方法,可简单地考虑缩小保护管的体积来减小热容量的方法。
[0007]然而,如果缩小保护管体积则强度会变低。因此,在混炼过程中存在保护管折损并混入混炼物中,从而对工序造成不良影响的问题。此外,在上述专利文献I中,并未公开着眼于改善保护管的强度及响应性的记载,因此,在这一点上尚有改善的余地。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本专利公开公报特开平9-218107号

【发明内容】

[0011]本发明的目的在于提供一种具备维持强度并改善响应性的保护管式热电偶的劣化检测装置。
[0012]本发明的一个结构所涉及的劣化检测装置,包括保护管式热电偶,通过向所述保护管式热电偶施加电流来检测所述保护管式热电偶的劣化,其中,所述保护管式热电偶包括热电偶以及收容所述热电偶的保护管,所述保护管包括:圆锥部,被形成在前端侧;以及空洞部,形成在所述保护管内部的连接所述保护管的前端和后端之间的长度方向上,所述热电偶被插入该空洞部,处于所述圆锥部内部的所述空洞部包括随着朝向所述前端而截面积变小的锥形部。
[0013]根据本结构,能够维持保护管式热电偶的强度,同时提高响应性。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的实施方式的劣化检测装置所具备的温度测定装置的一例的图。
[0015]图2是表示本实施方式的保护管式热电偶的另一结构的图。
[0016]图3是表示图1的保护管式热电偶的比较例的图。
[0017]图4是表示图1的保护管式热电偶的比较例的图。
[0018]图5是表示图1的保护管式热电偶的比较例的图。
[0019I图6是表示混炼机的一例的示意图。
[0020]图7是表示在图6所示的混炼机中混炼物正在生成的状态的示意图。
[0021 ]图8是表示在图6所示的混炼机中混炼物正被取出的状态的示意图。
[0022]图9是表示向热电偶供给电流的时间与温度上升量的关系的坐标图。
[0023]图10是表示本实施方式所涉及的劣化检测装置的结构的框图。
[0024]图11是表示磨耗检查的期间的时序图。
[0025]图12是说明本实施方式所涉及的劣化检测装置的动作的流程图。
[0026]图13是表示在第二期间及抽样期间温度测定装置所测定出的温度的坐标图。
[0027]图14是表示在第二期间及抽样期间近似式计算部所计算出的近似式的坐标图。
[0028]图15是将图13的坐标图与图14的坐标图重叠的坐标图。
[0029]图16是从图13的坐标图所示的值减去图14的坐标图所示的值而得的值的坐标图。
[0030]图17是表示具备本实施方式的保护管式热电偶的温度测定装置的又一结构的图。
【具体实施方式】
[0031]图1是表示本发明的实施方式的劣化检测装置所具备的温度测定装置6的一例的图。劣化检测装置是向保护管式热电偶5施加电流来检测保护管式热电偶5的劣化的装置。温度测定装置6具备保护管式热电偶5及温度运算部7。
[0032]在图1中,Y方向表示保护管式热电偶5的长度方向,+Y方向表示后端55侧的方向,一Y方向表示前端54侧的方向。X方向表示垂直于保护管式热电偶5的长度方向的保护管式热电偶5的宽度方向,一X方向表示纸面左侧的方向,+X方向表示纸面右侧的方向。
[0033]保护管式热电偶5具备热电偶52及收容热电偶52的保护管51。热电偶52包括在Y方向上长的一对裸线52a、52b。在裸线52a、52b的外周例如形成有绝缘膜(图略),裸线52a、52b被绝缘。裸线52a、52b在前端54被电连接,形成有测温接点52c。
[0034]保护管51例如由金属形成。作为形成保护管51的金属,例如能够采用SCM材料(chrome molybdenum steel:络钼钢钢材)。
[0035]保护管51具备形成在前端54侧的圆锥部511和与圆锥部511相比形成在后端55侧的主体部512。圆锥部511呈朝向前端54而逐渐变细的圆锥形状。主体部512与圆锥部511相连,呈在Y方向上长的圆筒形状。
[0036]在保护管51的内部形成有在Y方向上长的空洞部53。在空洞部53中插入有热电偶52。在此,热电偶52连接于被设置在后端55的后端面55b。
[0037]空洞部53从前端54侧依次具备前圆筒部531、锥形部532及圆筒部533。前圆筒部531在前端54侧开口,呈圆筒形状。前圆筒部531的直径比热电偶52的直径稍大。热电偶52进入至前圆筒部531的中途部分。也就是说,测温接点52c被埋在前圆筒部531内,受保护管51保护。
[0038]锥形部532的前端54侧与前圆筒部531相连,且后端55侧与圆筒部533相连,呈截面积随着朝向前端54而变小的锥形形状。此外,锥形部532的截面呈圆形。在此,锥形部532相对于Y方向的倾斜角度例如与圆锥部511相对于Y方向的倾斜角度相同。但是,这只是一例,锥形部532及圆锥部511相对于Y方向的角度也可不同。
[0039]锥形部532与圆筒部533的连接位置Pl较圆锥部511与主体部512的连接位置P2被设置在前端54侧。在连接位置Pl的锥形部532的半径rl与圆筒部533的半径r2相同。此外,主体部512的壁厚t2大于保护管51在锥形部532的壁厚tl。因此,在图1的例子中,在锥形部532的保护管51的壁厚tl比保护管51的其它部位的壁厚薄。因此,形成有锥形部532的部位的保护管51的强度低于其它部位的保护管51的强度。但是,壁厚tl被设定为与后述的图3的壁厚t30相同程度的值,考虑到与保护管51的材料之间保持均衡,采用能够维持规定的基准强度的值。因此,保护管的强度被保持在恒定的强度。
[0040]保护管51的前端54侧形成有镀层56。具体而言,镀层56被形成在从圆锥部511的前端54至主体部512的中途的区域。在此,如图6所示,镀层56被形成在保护管式热电偶5中位于门部33的内部的区域、即前端部53x。另外,镀层56也可以被形成在保护管51的表面的整个区域。
[0041]温度运算部7与外部配线59a、59b电连接。利用被传递至测温接点52c的热,热电偶52产生热电动势。该热电动势通过外部配线59a、59b而传递至温度运算部7。温度运算部7利用被传递的热电动势来运算温度(例如图6所示混炼室32的混炼物M的温度)。如此地,温度测定装置6是利用热电偶52产生的热电动势来测定温度的装置。
[0042]图3?图5是表示图1的保护管式热电偶5的比较例的图。在图3所示的保护管式热电偶5a中,与图1同样地在保护管51的长度方向上形成有空洞部53,在空洞部53中插入有热电偶52。考虑制作容易性,空洞部53具备形成于前端54侧的前圆筒部531和具有大于前圆筒部531的半径的圆筒部533。前圆筒部531与圆筒部533通过阶差部535而相连。
[0043]图4、图5所示的比较例的保护管式热电偶5b、5c考虑了改善保护管式热电偶5a的温度响应性。在保护管式热电偶5a中,保护管51的体积大,存在温度响应性差的问题。对此,在保护管式热电偶5b中,使圆筒部533靠近前端54侧,前圆筒部531的长度方向的长度缩短。据此,保护管51的前端54侧的体积比保护管式热电偶5a小,保护管51的热容量变小,其结果,温度响应性提高。
[0044]此外,在保护管式热电偶5c中,保护管51的外径被缩小。此外,伴随于此,在保护管式热电偶5c中,前圆筒部531的长度方向的长度比保护管式热电偶5a、5b长。据此,在保护管式热电偶5c中,保护管51的热容量变小,温度响应性提高。
[0045]然而,在保护管式热电偶5b中,由于保护管51的体积变小,因此,存在保护管51的强度降低的问题。具体而言,在保护管式热电偶5b中,在阶差部535的保护管51的壁厚t40相较于保护管式热电偶5a的阶差部535的壁厚t30大幅度变小,该部位的强度会降低。
[0046]此外,在保护管式热电偶5c中,圆筒部533的半径与保护管式热电偶5a相同,因此,在圆筒部533的保护管51的壁厚相较于保护管式热电偶5a大幅度变小,该部位的强度会降低。而且,在保护管式热电偶5c中,由于保护管51的外径变小,因此,存在无法与目前使用于混炼机的测量的保护管式热电偶相互置换的问题。想要将保护管式热电偶5c安装于混炼机,需要变更混炼机中的保护管式热电偶的安装部位的结构。
[0047]对此,在图1所示的保护管式热电偶5中,在空洞部53的前端54侧的部位设置了锥形部532。据此,即使为了减少前端54侧的保护管51的体积,而使前圆筒部531的Y方向的长度Yl与图4所示的前圆筒部531的Y方向的长度Y40为相同长度,也能将保护管51的最薄部的壁厚tl维持在与图3所示的壁厚t30相同程度的值。因此,能够改善温度响应性,且能够保持保护管51的强度。
[0048]另外,作为本实施方式的保护管式热电偶5,也可采用图2的结构。图2是表示本实施方式的保护管式热电偶5的另一结构的图。图2所示的保护管式热电偶5的特征为:在图1的保护管式热电偶5中,在圆筒部533与锥形部532的连接位置设置了阶差部534。其它交媾与图1相同,因此省略说明。
[0049]在图2中,圆筒部533的半径r2大于锥形部532的后端55侧的半径rl。据此,在锥形部532与圆筒部533的连接位置形成有阶差部534。
[0050]在图2的情况下,从前端54侧开始传导的热因阶差部534而难以传导至后端55侧。据此,热在保护管式热电偶5的前端54侧被封住,热电偶52的温度上升变快,其结果,保护管式热电偶5的温度响应性会提高。
[0051]另外,在图2中,保护管51的最薄部的壁厚tl被维持在与图3所示的壁厚t30相同的值,强度保持恒定。
[0052]在图1中,连接位置Pl与连接位置P2相比被设置在前端54侧,锥形部532的Y方向的长度小于圆锥部511的Y方向的长度。同样地,在图2中,阶差部534与连接位置P2相比被设置在前端54侧,锥形部532的Y方向的长度小于圆锥部511的Y方向的长度。据此,保护管51的前端54侧的体积减小而热容量变小,能够提高温度响应性。
[0053]另外,在图1、图2中,在锥形部532的前端54侧设有前圆筒部531,但前圆筒部531也可省略。
[0054]本实施方式的劣化检测装置利用当向热电偶52施加电流时的保护管式热电偶5的温度上升量,来判定保护管式热电偶5的劣化。因此,通过改善保护管式热电偶5的温度响应性,能够缩短电流的施加时间,能够在短时间内判定保护管式热电偶5的磨耗。此外,当将前端54侧的保护管51的体积缩小的情况下,相较于不缩小的情况,即使是相同的磨耗量,其磨耗量在保护管51的前端54侧的体积中所占比例变大。据此,能够提高磨耗检测的分辨率。
[0055]接着,说明混炼机3ο图6是表示混炼机3的一例的示意图。图7是表示在图6所示的混炼机3中混炼物M正在生成的状态的示意图。图8是表示在图6所示的混炼机3中混炼物M正被取出的状态的示意图。
[0056]参照图6,混炼机3具备材料供给管31、混炼室32、门部33、生成控制部37及门控制部38。
[0057]材料供给管31被配置在混炼室32的顶板上。材料供给管31的前端通过混炼室32的顶板而被引导至混炼室32。混炼物M的材料通过材料供给管31而被供给至混炼室32。
[0058]混炼室32以剖面图表示。混炼室32当规定材料被混炼而正在生成混炼物M时设定为比常温高的温度。例如,如果是橡胶混炼物,则混炼室32设定在一百数十。C。在混炼室32配置有2个辊34、35。参照图7,通过使2个辊旋转,被供给至混炼室32的材料被混炼而生成混炼物M。
[0059]生成控制部37进行在混炼室32生成混炼物M的控制。若详细说明,生成控制部37进行从材料供给管31供给混炼物M的材料至混炼室32的控制、设定混炼室32的温度的控制以及使辊34、35旋转的控制。
[0060]参照图6及图8,在混炼室32的底部形成有混炼物M的取出口36。如果门部33关闭,则取出口 36被堵塞。如果门部33打开,则取出口 36被开放。如果门部33打开,则混炼室32的混炼物M通过取出口 36而落下,被送往下一工序。门部33当混炼室32中正在生成混炼物M时被关闭,当从混炼室32取出混炼物M时被打开。
[0061 ]门控制部38控制门部33的开闭。
[0062]混炼机3反复下述动作,即、在混炼室32中生成混炼物M的动作、打开门部33而将生成的混炼物M从混炼室32取出的动作、关闭门部33而在混炼室32中生成下一混炼物M的动作。
[0063]参照图6,在门部33插入有保护管式热电偶5。前端部53x从门部33突出,以便在门部33被关闭的状态下,保护管式热电偶5的保护管51的前端部53x位于混炼室32内,在门部33被打开的状态下,前端部53x位于混炼室32外。前端部53x是在混炼物M的生成过程中与混炼物M接触的接触部位。
[0064]接下来,说明被形成在保护管51的表面的镀层56(参照图1、图2)。保护管51的前端部53x如上所述为接触部位。从耐热性、强度等观点出发,保护管51的材料例如使用SCM材料(chrome molybdenum steel:络钼钢钢材)。橡胶以及塑料材料中含有如娃石(siIica)那样硬度高的粒子。SCM材料相对于娃石耐磨耗性低。对此,在前端部53x形成镀层56,并以镀层56作为接触部位,从而提高接触部位的耐磨耗性。
[0065]由此,通过将接触部位设为镀层56,提高接触部位的耐磨耗性。但是,镀层56也会被硅石磨耗,因此,如果长期间使用保护管式热电偶5,则镀层56会磨耗而发生镀层56从保护管51剥落的情况。
[0066]对此,需要检查镀层56是否磨耗。在本实施方式中,热电偶检查就是指该检查。以下,将该检查简单记为“磨耗检查”。
[0067]如果向热电偶52供给电流,测温接点52c发热。该热在前端部53x被吸收。不含有镀层56的前端部53x相较于含有镀层56的前端部53x,由于不存在镀层56,因此,在前端部53x的吸热量相应地少。因此,不含有镀层56的前端部53x相较于含有镀层56的前端部53x,当向热电偶52供给电流时,测温接点52c的温度变高(S卩,温度测定装置6所测定的温度变高)。进行了确认这一点的实验。
[0068]一边向保护管式热电偶5的热电偶52持续供给1.0A的电流,一边利用温度测定装置6以规定时间间隔测定了温度。
[0069]作为保护管式热电偶5准备了带铝箔的保护管式热电偶5和无铝箔的保护管式热电偶5。带铝箔的保护管式热电偶5是在前端部53x安装了铝箔的保护管式热电偶5。无铝箔的保护管式热电偶5是在前端部53x未安装铝箔的保护管式热电偶5。铝箔的厚度被设为0.12mm。将铝箔看作为镀层56。
[0070]将实验结果示于图9的坐标图。坐标图的横轴表示开始向热电偶52供给电流起经过的时间。单位为秒。坐标图的纵轴表示以向热电偶52供给电流前由温度测定装置6测定出的温度作为基准的温度上升量。
[0071 ]例如,设在向热电偶52供给电流之前温度测定装置6测定出的温度为30.0°C、向热电偶52供给电流起经过10秒时温度测定装置6测定出的温度为31.(TC。此时,向热电偶52供给电流起经过10秒时的温度上升量为1.0°C。
[0072]折线SI表示带铝箔的保护管式热电偶5的实验结果。线LI为对折线SI进行线性近似而得的线。折线S2表示无铝箔的保护管式热电偶5的实验结果。线L2为对折线S2进行线性近似而得的线。
[0073]用折线S2所示的无铝箔的保护管式热电偶5与用折线SI所示的带铝箔的保护管式热电偶5相比温度上升量大。认为其原因在于不存在铝箔。
[0074]例如,设向热电偶52供给电流的时间为10秒的情况下,在用折线SI所示的带铝箔的保护管式热电偶5中,温度上升量为1.(TC,在用折线S2所示的无铝箔的保护管式热电偶5中,温度上升量为1.3 °C。
[0075]这可以说,在镀层56未被磨耗的保护管式热电偶5中,温度的上升量为1.(TC,而在镀层56被磨耗了 0.12mm的保护管式热电偶5中,温度上升量为1.3°C,温度上升量产生了 0.3
°C的差。
[0076]在包含镀层56的前端部53x中,如果镀层56的厚度变小,则前端部53x的吸热量会变小。因此认为,在镀层56的厚度与测温接点52c的温度上升量之间存在下述相关关系,SP,
[0077]如镀层56的厚度变小,则测温接点52c的温度上升量(换言之,温度测定装置6测定的温度上升量)变大。因此,通过向热电偶52供给电流使测温接点52c发热,从而利用温度测定装置6测定的温度上升量,就能推定镀层56的厚度(磨耗量)。本实施方式就应用此理论来检查接触部位即镀层56是否磨耗(磨耗检查)。
[0078]接着,说明执行磨耗检查的时期。参照图7,在混炼物M生成过程中,保护管51的前端部53x与混炼物M接触,因此,不能进行磨耗检查。可考虑使混炼机3停止并在混炼室32中不存在混炼物M的状态下进行磨耗检查。但是,混炼物M的生成工序暂时停止,因此,效率差。
[0079]混炼机3反复下述(I)?(4)的动作。(I)向门部33被关闭的混炼室32供给材料。(2)在混炼室32中混炼材料来生成混炼物M(图7)。( 3)打开门部33,将混炼室32的混炼物M送往下一工序(图8)。(4)关闭门部33。
[0080]如果在门部33被打开而混炼物M从混炼室32被取出的期间执行磨耗检查,则不用停止混炼机3的动作而效率好。
[0081]但是,如果门部33被打开,则保护管51的前端部53x曝露于常温环境下,因此,温度测定装置6测定的温度急剧降低。
[0082]因此,想要在门部33被打开的状态下通过向热电偶52供给电流来获知温度测定装置6测定出的温度上升量,则必须消除因门部33被打开而造成的温度急剧降低的影响。
[0083]设在门部33被打开的状态下向热电偶52供给电流的情况下温度测定装置6测定出的温度为实际温度。此外,设由实际温度推定出的门部33开放后的热电偶52的环境温度为推定温度。设因向热电偶52供给电流而测温接点52c发热,从而温度测定装置6测定出的温度上升量为温度上升量。只要从实际温度减去推定温度,就能消除上述影响。即,从实际温度减去推定温度而得的值成为温度上升量。
[0084]推定温度能够利用式I所示的指数函数式而求出。式I为表示温度降低的一般式。
[0085]y = a X exp(b X X)(式I)
[0086]在此,“y”表示温度,“X”表示经过时间,“a”及“b”为系数。其中,“b”表示温度的下降情况,即表示温度急剧下降,还是温度缓慢下降。后面说明的近似式计算部86(图10)利用式I来计算出近似式(即,求出推定温度的式)。在此,“a”及“b”的系数采用利用门部33被打开时的热电偶52的环境温度的实测值而预先计算出的值。
[0087]接着,说明热电偶检查装置8。图10是表示本实施方式的劣化检测装置的结构的框图。劣化检测装置具备热电偶检查装置8及温度测定装置6。
[0088]热电偶检查装置8利用图1所示的温度测定装置6测定出的温度进行磨耗检查。
[0089]如图7及图8所示,温度测定装置6利用保护管式热电偶5测定在混炼室32正在生成的混炼物M的温度,并且,在门部33被打开而镀层56未与混炼物M接触的状态下测定镀层56的周围的温度。
[0090]热电偶检查装置8具备门开闭判断部81、电源部82、开关部83、电流供给控制部84、期间经过判断部85、近似式计算部86、减算部87、磨耗判定部88以及通知部89。
[0091]门开闭判断部81根据从未图示的传感器输出的信号,判断是门部33被打开的状态还是门部33被关闭的状态。该传感器在门部33被打开的状态和门部33被关闭的状态下输出不同的信号。
[0092]电源部82生成供给至热电偶52的电流。
[0093]开关部83例如由晶体管构成。当开关部83为导通状态时,在电源部82生成的电流被供给至外部配线5%。当开关部83为截止状态时,在电源部82生成的电流不会被供给至外部配线59b。
[0094]电流供给控制部84对开关部83进行导通/截止控制。若详细说明,电流供给控制部84当门部33被打开以从混炼室32取出混炼物M时,将开关部83从截止切换为导通,在经过了预先规定的第一期间时,将开关部83从导通切换为截止。据此,为了从混炼室32取出混炼物M而由混炼机3进行打开门部33的动作从而门部33被打开的状态下,在第一期间向热电偶52供给电流,且在第一期间经过后不向热电偶52供给电流。
[0095]期间经过判断部85判断在第一期间经过后门部33被打开的状态下是否经过预先规定的第二期间。图11是表示磨耗检查的期间的时序图。磨耗检查的期间TO分为第一期间Tl、第二期间T2、抽样期间T3。磨耗检查的期间TO例如为4秒的情况下,第一期间Tl例如为I秒,第二期间T2例如为2秒,抽样期间T3例如为I秒。
[0096]在第一期间Tl向热电偶52供给电流,从而测温接点52c(图1)发热。设残留有该发热影响的期间为第二期间T2、不留有该发热影响的期间为抽样期间T3。关于抽样期间T3,在下述近似式计算部86进行说明。
[0097]近似式计算部86利用上述式I所示的指数函数式计算出求上述推定温度的式。也就是说,近似式计算部86利用温度运算部7计算出的多个实际温度,计算出表示门部33被打开后的热电偶52的环境温度随时间衰减的近似式。在以下说明中,在第一期间Tl未向热电偶52供给电流的场合下,近似式计算部86计算出表示推定为在第二期间T2温度测定装置6测定出的温度的近似式。换言之,在第一期间Tl未向热电偶52供给电流的场合下,近似式计算部86计算出表示推定为在第二期间T2利用保护管式热电偶5测定温度的情况下测定出的温度的近似式。
[0098]近似式算出部86通过门部33被打开而保护管式热电偶5曝露于混炼室32的外部环境,从而计算出推定在第一期间Tl经过后温度测定装置6测定出的温度降低的式。
[0099]近似式的计算使用门部33被打开的状态下温度测定装置6测定出的温度中,在期间经过判断部85判断为已经过第二期间T2后(抽样期间T3)测定出的温度。这是因为,抽样期间T3被规定为通过在第一期间Tl向热电偶52供给电流而测温接点52c发热的影响已不残留的期间。
[0100]如上所述,设在第一期间Tl未向热电偶52供给电流的情况下,近似式是表示推定为温度测定装置6在第二期间T2测定出的温度(推定温度)的式。这是因为,如果利用在残留有测温接点52c发热的影响的期间(即第二期间T2)测定出的温度来计算出近似式,则近似式不会示出准确的推定温度。
[0101]近似式计算部86在抽样期间T3以规定间隔取得温度测定装置6测定出的温度数据。
[0102]上述的近似式计算部86的近似式计算手法只是一例而已,近似式计算部86也可不区分热电偶52的第二期间T2、抽样期间T3而根据第一期间Tl经过后且门部33开放后的多个实际温度计算出近似式。
[0103]减算部87计算出从温度测定装置6在第二期间T2测定出的温度减去近似式计算部86计算出的近似式所示的温度而获得的减算值。具体而言,减算部87计算出从第一期间Tl经过后温度测定装置6测定出的温度减去近似式计算部86计算出的式所示的温度而获得的减算值。
[0104]磨耗判定部88利用镀层56磨耗的情况下的减算值大于镀层56未磨耗的情况下的减算值这一点,来判定镀层56是否磨耗。
[0105]通知部89例如为显示器,通知磨耗判定部88判定出的结果。
[0106]接着,说明本实施方式所涉及的热电偶检查装置8的动作。图12是说明其动作的流程图。
[0107]当图8所示的混炼机3的生成控制部37判断混炼物M的生成结束时,门控制部38进行打开门部33的控制,以从混炼室32取出混炼物M。据此,图10所示的门开闭判断部81判断门部33被打开(步骤SI)。
[0108]由于门开闭判断部81判断为门部33被打开,因此,电流供给控制部84向热电偶52供给电流(步骤S3)。若详细说明,图10所示的电流供给控制部84将开关部83从截止切换为导通,然后在第一期间Tl(图11)经过后,将开关部83从导通切换为截止。据此,在第一期间Tl,由于向热电偶52供给电流,因此,测温接点52c(图1)发热。
[0109]期间经过判断部85判断在第一期间Tl经过后在门部33被打开的状态下是否已经过第二期间T2 (图11)(步骤S5)。门部33被打开的状态由门开闭判断部81来判断。
[0110]在期间经过判断部85判断为未经过第二期间T2的情况下(在步骤S5为“否”),反复步骤S5的处理。
[0111]在期间经过判断部85判断为已经过第二期间T2的情况下(在步骤S5为“是”),近似式计算部86计算出近似式(步骤S7)。详细说明此点。
[0112]图13是表示在第二期间T2及抽样期间T3温度测定装置6测定出的温度的坐标图,即为表示实际温度的坐标图。图14是表示在第二期间T2及抽样期间T3近似式计算部86计算出的近似式的坐标图,即为表示推定温度的坐标图。图15是将图13的坐标图与图14的坐标图重叠的坐标图。在图13?图15中,横轴表示时间(秒),纵轴表示温度测定装置6测定出的温度(°C)。横轴中,从0.00秒至2.00秒的期间为第二期间T2,从2.00秒至3.00秒的期间为抽样期间T3。
[0113]参照图13,在0.00秒(即刚经过第一期间Tl)停止向热电偶52供给电流,测温接点52c(图1)的发热停止。因此,在0.00秒,温度测定装置6测定出的温度急剧降低。
[0114]其后,温度测定装置6测定出的温度也降低。这是因为如图8所示,混炼室32的门部33为被打开的状态,所以保护管式热电偶5曝露于常温环境。
[0115]近似式计算部86在抽样期间T3,例如每隔10微秒取得温度测定装置6测定出的温度数据。如果抽样期间T3为I秒,则取得100个温度数据。
[0116]近似式计算部86利用所取得的温度数据及式I所示的指数函数式计算出近似式。近似式例如如下所述。
[0117]y = 127.74e—0.0206x(式 2)
[0118]将式2用坐标图表示的即为图14。该坐标图如上所述是表示推定温度的坐标图。
[0119]减算部87计算出从在第二期间Τ2及抽样期间Τ3温度测定装置6测定出的温度减去近似式计算部86计算出的近似式所示的温度而得的减算值(步骤S9)。减算值为从实际温度减去推定温度而得的值,表示温度上升量。所谓温度上升量是指因在第一期间Tl测温接点52c发热,而由温度测定装置6测定出的温度上升量。
[0120]若详细说明,如图16所示,减算部87计算出从图13的坐标图所示的值减去图14的坐标图所示的值而得的值的坐标图。在图16中,横轴表示时间(秒)。纵轴表示温度上升量(0C)0
[0121]如上所述,图13所示的坐标图是表示在第一期间Tl向热电偶52供给电流的情况下,在第二期间T2及抽样期间T3温度测定装置6测定出的温度(实际温度)的坐标图。相对于此,图14所示的坐标图是表示在第一期间Tl未向热电偶52供给电流的情况下,推定为在第二期间T2及抽样期间T3温度测定装置6测定出的温度(推定温度)的坐标图。
[0122]在第二期间T2,温度上升量大于O。这是因为,通过在第一期间Tl向热电偶52供给电流而测温接点52c发热,而该发热的影响残留于第二期间T2。在抽样期间T3,温度上升量大致为O。这是因为该影响未残留于抽样期间T3。
[0123]磨耗判定部88利用图16所示的第二期间T2的温度上升量(减算值),判断镀层56是否磨耗(步骤Sll)。判断镀层56是否磨耗的方法可考虑几种。例如,如果第二期间T2中的预先规定的时间(例如0.50秒)的温度上升量超过与预先规定的阈值,则判断镀层56磨耗,如果未超过则判断镀层56未磨耗。
[0124]此外,如果在第二期间T2中的预先规定的时间,图16所示的坐标图的倾斜超过预先规定的阈值,则判断镀层56磨耗,如果未超过则判断镀层56未磨耗。
[0125]也可在图16所示的第二期间T2,进行将图16的坐标图移动平均的处理后,利用该坐标图来判断镀层56的磨耗。通过移动平均,图16的坐标图变得平滑,温度上升量的误差变小。
[0126]在磨耗判定部88判断为镀层56磨耗的情况下(在步骤Sll为“是”),通知部89进行警告更换保护管式热电偶5的显示(步骤S13)。
[0127]在磨耗判定部88判断为镀层56未磨耗的情况下(在步骤SII为“否”),图6所示的混炼机3的门控制部38进行关闭门部33的控制(步骤S15)。然后,生成控制部37在门部33被关闭后,控制为在混炼室32生成下一混炼物M。
[0128]虽然说明了在门部33开闭一次时只执行一次磨耗检查的例子,但也可在门部33开闭一次时执行多次磨耗检查。设第一期间Tl为1.0秒、第二期间T2为2.0秒、抽样期间T3为
1.0秒,且门部33被打开的时间为15秒,则劣化检测装置能够执行3次磨耗检查。并且,在3次的磨耗检查中,只要磨耗判断部88有I次判断出镀层56磨耗,则通知部89就进行警告更换保护管式热电偶5的显示。
[0129]可在每当门部33开闭时执行磨耗检查,也可在每当经过预先规定的期间时(例如每天一次),执行磨耗检查。
[0130]说明本实施方式的主要效果。在本实施方式中,参照图1,在镀层56(接触部位)磨耗的情况下,相较于镀层56未磨耗的情况,当向热电偶52供给电流时,温度测定装置6测定的温度上升量变大,利用这一点来判定镀层56的磨耗。
[0131]参照图8,当在混炼室32的门部33被打开的状态下进行镀层56的磨耗检查的情况下,必须消除因门部33被打开而温度测定装置6测定的温度急剧下降的影响。
[0132]设在门部33被打开的状态下向热电偶52供给电流的情况下温度测定装置6测定出的温度为实际温度(图13)。设推定在门部33被打开的状态下未向热电偶52供给电流的情况下温度测定装置6测定出的温度为推定温度。在本实施方式中,设近似式计算部86计算出的近似式所示的温度为推定温度(图14)。设通过向热电偶52供给电流而测温接点52c发热从而温度测定装置6测定出的温度上升量为温度上升量。
[0133]在此,实际温度中包含因打开门部33而造成的温度急剧减小的影响。另一方面,推定温度表示因打开门部33而造成的温度急剧减小。因此,通过从实际温度减去推定温度,计算出从实际温度除去上述影响而得的温度上升量(图16)。
[0134]如上所述,根据本实施方式,使用于混炼物M的温度的测定的保护管式热电偶5所具备、且收容热电偶52的保护管51中,能够检查与混炼物M接触的镀层56是否磨耗。
[0135]此外,根据本实施方式,如在图12的流程图中所说明,当为了从混炼室32取出混炼物M而打开门部33时进行磨耗检查。因此,能够在混炼机3的动作过程中进行磨耗检查。混炼机3的动作过程中是指反复下述处理,即:在混炼室32生成混炼物M、为取出混炼物M而打开门部33、关闭门部33、在混炼室32生成下一混炼物M。因此,根据本实施方式,无需为进行磨耗检查而停止混炼机3的动作。
[0136]在镀层56(图1)的厚度与温度上升量之间存在镀层56的厚度变小则温度上升量变大的相关关系。根据本实施方式,由于能够预测镀层56的磨耗量(被磨耗掉的厚度),因此,在镀层56被磨耗而消失,导致保护管51破损之前,能够在适当的时机发出通知以更换保护管式热电偶5。
[0137]参照图1,若减小保护管51的壁厚,则保护管51的热容量变小,因此,成为响应性优良的保护管式热电偶5。但是,在保护管51的壁厚小的情况下,若镀层56因磨耗而剥落,则保护管51会立刻破损。在本实施方式中,由于能够预测镀层56的磨耗量,因此,能够使用壁厚小的保护管51。
[0138]在壁厚小的保护管51的情况下,由于保护管51的热容量小,因此在进行磨耗检查时,温度上升量变大。因此,能够更准确地判定镀层56是否磨耗。
[0139]在本实施方式中,说明了覆盖保护管51的前端部53x的镀层56为接触部位的例子,但即使在保护管51的前端部53x未被镀层56覆盖的情况下,即为不含有镀层56的前端部53x的情况下也能适用本发明。
[0140]图17是表示具备保护管式热电偶5的温度测定装置6的又一结构的图。温度测定装置6具备保护管式热电偶5及温度运算部7。
[0141]保护管式热电偶5具备保护管51及热电偶52。
[0142]保护管51为管状部件的一例,收容热电偶52。保护管51的前端部53x以截面图表不O
[0143]热电偶52包括两根裸线52a、52b。两根裸线52a、52b通过绝缘管54x而彼此绝缘。热电偶52的另一端部包含测温接点52c,并从绝缘管54x露出。测温接点52c被熔接于保护管51的前端部53x。
[0144]保护管51的前端部53x被镀层56覆盖。即,保护管51的前端部53x为含有镀层56的前端部53x。含有镀层56的前端部53x中,镀层56为接触部位。
[0145]在保护管51的后端面设有端子58a、58b。裸线52a通过端子58a而与外部配线59a电连接。裸线52b通过端子58b而与外部配线59b电连接。
[0146]适用于本实施方式的热电偶并不限定于保护管式热电偶5,只要是将热电偶52收容于管状部件的结构的热电偶(例如铠装热电偶)即可。
[0147]温度运算部7与外部配线59a、59b电连接。利用传递至测温接点52c的热,热电偶52产生热电动势。该热电动势通过外部配线59a、59b而传递至温度运算部7。温度运算部7利用传递来的热电动势运算温度(例如图2所示混炼室32的混炼物M的温度)。由此,温度测定装置6是利用热电偶52产生的热电动势来测定温度的装置。
[0148](实施方式的概括)
[0149]本实施方式的劣化检测装置,包括保护管式热电偶,通过向所述保护管式热电偶施加电流来检测所述保护管式热电偶的劣化,其中,所述保护管式热电偶包括热电偶以及收容所述热电偶的保护管,所述保护管包括:圆锥部,被形成在前端侧;以及空洞部,形成在所述保护管内部的连接所述保护管的前端和后端之间的长度方向上,所述热电偶被插入该空洞部,处于所述圆锥部内部的所述空洞部包括随着朝向所述前端而截面积变小的锥形部。
[0150]例如,如图4所示,如果使被设置在空洞部(53)的圆筒部(533)靠近前端(54)侧,则保护管(52)的体积减小,保护管(52)的响应性提高。然而,在该情况下,连接圆筒部(535)与前圆筒部(531)的阶差部(535)的壁厚(t40)变薄,保护管(52)的强度降低。
[0151]对此,在本结构中,在空洞部的前端侧形成锥形部。据此,能够在一定程度上确保保护管的前端侧的壁厚,并且,缩小保护管的体积而减低保护管的热容量。其结果,能够维持保护管式热电偶的强度,并能提高响应性。
[0152]此外,在所述结构中,也可为:所述空洞部包括:圆筒部,与所述锥形部相比形成在所述后端侧,且与所述锥形部的所述后端侧的截面积部分相比具有大直径;以及阶差部,连接所述圆筒部和所述锥形部。
[0153]此时,从前端侧传导的热因阶差部而难以传导至后端侧。据此,热被封锁在保护管式热电偶的前端侧,热电偶的温度上升变快,其结果,保护管式热电偶的响应性提高。
[0154]此外,在所述结构中,也可为:所述保护管在表面形成有镀层。
[0155]此时,能够提高保护管的耐磨耗性。
[0156]此外,在所述结构中,也可为:所述保护管式热电偶被安装于混炼机的门部,所述门部当从混炼室取出混炼物时被开放,所述保护管包括成为与所述混炼物接触的部位的接触部位,所述劣化检测装置还包括:电流供给控制部,在所述门部开放后,在预先规定的第一期间向所述热电偶供给电流;温度运算部,利用通过所述第一期间的电流供给而在所述热电偶产生的热电动势,计算出所述门部开放后的所述热电偶的温度;近似式计算部,利用所述温度运算部计算出的多个温度,计算出表示所述门部开放后的所述热电偶的环境温度随时间衰减的近似式;减算部,从所述温度运算部计算出的温度减去所述近似式所示的温度而计算出减算值;磨耗判定部,基于所述减算值判定所述接触部位是否磨耗;以及通知部,通知所述磨耗判定部判定的结果。
[0157]在该结构中,当接触部位磨耗的情况下,相较于接触位置未磨耗的情况,当向热电偶供给电流时,温度运算部计算出的温度上升量变大,利用这一点来判定接触部位的磨耗。
[0158]在混炼室的门部被打开的状态下进行接触部位的磨耗检查的情况下,必须消除因门部被打开而温度运算部测定出的温度急剧下降的影响。
[0159]在本结构中,计算出表示门部开放后的环境温度随时间衰减的近似式,从温度运算部计算出的温度减去该近似式所示的温度计算出减算值。因此,该减算值表示去除了因门部开放所造成的热电偶的环境温度随时间衰减的、门部开放后的热电偶的温度变化。其结果,利用该减算值来判定保护管的磨耗,从而能够准确地判定保护管的磨耗。
[0160]此外,在所述结构中,也可以还包括:期间经过判断部,判断从所述第一期间经过后是否经过预先规定的第二期间,其中,所述近似式计算部利用在所述第二期间经过后在预先规定的抽样期间由所述温度运算部计算出的温度,计算出所述近似式。
[0161]通过在第一期间向热电偶供给电流,热电偶的测温接点发热。设残留有该影响的期间为第二期间、未残留有该影响的期间为抽样期间。根据此结构,利用在未残留有所述影响的抽样期间由温度测定装置测定出的温度来计算出近似式,因此,能够准确地推定温度测定装置测定的温度降低。
[0162]在所述结构中,所述接触部位包含镀层。
[0163]为提高对于混炼物材料的耐磨耗性,有一种将镀层作为接触部位的保护管式热电偶。但因保护管式热电偶的长期使用,镀层也会磨耗。该结构将本发明适用于以镀层作为接触部位的保护管式热电偶中。
[0164]本发明另一结构的热电偶检查装置,检测保护管式热电偶的劣化,所述保护管式热电偶包括:具有成为与混炼物接触的部位的接触部位的保护管;以及被收容在所述保护管的热电偶,所述热电偶检查装置包括:电流供给控制部,在预先规定的第一期间向所述热电偶供给电流;期间经过判断部,判断从所述第一期间经过起是否经过预先规定的第二期间;近似式计算部,在利用所述保护管式热电偶测定的温度中,使用在所述期间经过判断部判断所述第二期间经过后的抽样期间测定的温度,计算出表示所述热电偶的环境温度随时间衰减的近似式;减算部,计算出减算值,该减算值从在所述第二期间利用所述保护管式热电偶测定的温度减去所述近似式计算部计算出的所述近似式所示的温度而获得;磨耗判定部,基于所述减算值来判定所述接触部位是否磨耗;以及通知部,通知所述磨耗判定部判定的结果。
[0165]根据该结构,以与所述的劣化检测装置相同的理由,在用于测定混炼物的温度的保护管式热电偶所具备、且收容热电偶的保护管中,能够检查与混炼物接触的部位是否磨耗。
【主权项】
1.一种劣化检测装置,其特征在于包括保护管式热电偶,通过向所述保护管式热电偶施加电流来检测所述保护管式热电偶的劣化,其中, 所述保护管式热电偶包括热电偶以及收容所述热电偶的保护管, 所述保护管包括: 圆锥部,被形成在前端侧;以及 空洞部,形成在所述保护管内部的连接所述保护管的前端和后端之间的长度方向上,所述热电偶被插入该空洞部, 处于所述圆锥部内部的所述空洞部包括随着朝向所述前端而截面积变小的锥形部。2.根据权利要求1所述的劣化检测装置,其特征在于,所述空洞部包括: 圆筒部,与所述锥形部相比形成在所述后端侧,且与所述锥形部的所述后端侧的截面积部分相比具有大直径;以及 阶差部,连接所述圆筒部和所述锥形部。3.根据权利要求1所述的劣化检测装置,其特征在于: 所述保护管在表面形成有镀层。4.一种劣化检测装置,其特征在于: 所述保护管式热电偶被安装于混炼机的门部,所述门部当从混炼室取出混炼物时被开放, 所述保护管包括成为与所述混炼物接触的部位的接触部位, 所述劣化检测装置还包括: 电流供给控制部,在所述门部开放后,在预先规定的第一期间向所述热电偶供给电流;温度运算部,利用通过所述第一期间的电流供给而在所述热电偶产生的热电动势,计算出所述门部开放后的所述热电偶的温度; 近似式计算部,利用所述温度运算部计算出的多个温度,计算出表示所述门部开放后的所述热电偶的环境温度随时间衰减的近似式; 减算部,从所述温度运算部计算出的温度减去所述近似式所示的温度而计算出减算值; 磨耗判定部,基于所述减算值判定所述接触部位是否磨耗;以及 通知部,通知所述磨耗判定部判定的结果。5.根据权利要求4所述的劣化检测装置,其特征在于还包括: 期间经过判断部,判断从所述第一期间经过后是否经过预先规定的第二期间,其中,所述近似式计算部利用在所述第二期间经过后在预先规定的抽样期间由所述温度运算部计算出的温度,计算出所述近似式。6.根据权利要求4所述的劣化检测装置,其特征在于: 所述接触部位包含镀层。7.—种热电偶检查装置,其特征在于:检测保护管式热电偶的劣化,所述保护管式热电偶包括:具有成为与混炼物接触的部位的接触部位的保护管;以及被收容在所述保护管的热电偶,所述热电偶检查装置包括: 电流供给控制部,在预先规定的第一期间向所述热电偶供给电流; 期间经过判断部,判断从所述第一期间经过起是否经过预先规定的第二期间; 近似式计算部,在利用所述保护管式热电偶测定的温度中,使用在所述期间经过判断部判断所述第二期间经过后的抽样期间测定的温度,计算出表示所述热电偶的环境温度随时间衰减的近似式; 减算部,计算出减算值,该减算值从在所述第二期间利用所述保护管式热电偶测定的温度减去所述近似式计算部计算出的所述近似式所示的温度而获得; 磨耗判定部,基于所述减算值来判定所述接触部位是否磨耗;以及 通知部,通知所述磨耗判定部判定的结果。
【文档编号】G01N25/72GK105874308SQ201480071893
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年11月21日
【发明人】福井利英, 高桥英二, 真锅知多佳
【申请人】株式会社神户制钢所
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