JP5175014B2 - ブルドン管圧力計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ブルドン管圧力計に関し、特に、ブルドン管の管先変位を拡大して指針軸に伝達するための変位拡大機構における目盛り合わせ校正用の調節子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定圧によって生じる金属の弾性歪みを機械的に拡大表示するブルドン管圧力計の概略構成は、図３に示すように、楕円形断面のブルドン管１を例えば円環状に曲げて収めた扁平円柱状のゲージ本体部２と、被測定圧力源に連通孔５ａを介して繋がる被測定側の雌螺子部５ｂ付き取付穴（螺子穴）５に対して螺合する雄螺子部５ｂ付き圧力導入管３から成り、その圧力導入孔３ａはブルドン管１の管基１ａに連通している。取付穴５の穴底にはパッキン６が圧入装填されている。
なお、７は取付けナットである。
【０００３】
ブルドン管圧力計においては、圧力増大に伴いブルドン管１の曲率半径が弾性変形で漸増し、管先１ｂが図３では反時計方向及び外方向に漸変するものの、微小変位であるため、この変位を変位拡大機構を介して機械的に拡大し、指針軸４ａに取付けた指針４で文字板２ａの目盛りを拡大指示するようにしている。
【０００４】
図４は従来のブルドン管圧力計の変位拡大リンク機構を示す背面図である。この変位拡大機構は、圧力増大に伴い指針軸４ａの周りに管先１ｂが固定節である圧力導入管３に対して図４では時計方向（矢印Ａ）に漸変するブルドン管１と、管先１ｂに固着して成る突片１２の第１のピン結合（回り対偶部）１２ａを介して連結して成る真直状の連接ロッド（連接リンク）１３と、この連接ロッド１３の先端側に第２のピン結合１３ａを介して連結し、圧力導入管３に固定して成る表側フレーム板１４に対して回転中心１５ａの周りに回動（揺動）可能であって、指針軸１１に軸着したピニオン１１に噛み合う欠歯歯車１５ｂを持つ回転板（セクター）１５とを備えている。回転板１５は外側に張り出た湾曲状腕片（調節子）１６を有し、その先端側には第２のピン結合１３ａを以って連接ロッド１３に連結している。
【０００５】
圧力増大に伴い、管先１ｂが矢印Ａ方向に変位すると、連接ロッド１３が回転中心１５ａの周りに湾曲状腕片１６を時計方向（矢印Ｂ方向）に回転させるため、指針軸４ａが図４で反時計方向（矢印Ｃ方向）に回転する。回転板１５は揺動する梃腕として機能し、回転中心１５ａから第２のピン結合１３ａまでの距離（腕の長さ）に比し、回転中心１５ａから指針軸４ａまでの距離（腕の長さ）の方が長いため、まずその腕の長さの比率で、管先１ｂの変位量が欠歯歯車１５ｂのピッチ円の円弧長として拡大された後、次に、欠歯歯車１５ｂとピニオン１１の増速比で、指針軸の４ａの回転角が拡大されることになる。
【０００６】
このような変位拡大機構を有するブルドン管圧力計においては、部品精度のばらつき，組み付け精度のばらつきなどがあるため、変位拡大機構の組立後、指針表示の校正を必要としている。無圧状態において、指針４がゼロを指すように指針４を指針軸４ａに取付けた後、最大圧力を加圧して運針した指針目盛りを読み取る。指針目盛りが最大圧力値に満たない場合は変位拡大率が低いことを意味する。そのため、回転中心１５ａから第２のピン結合１３ａまでの距離を短縮するべく、工具などを用いて湾曲状腕片１６を挟んで第２のピン結合１３ａを回転中心１５ａ側へ寄せ付ける塑性変形を行い、指針目盛りが最大圧力値に合致するように調節する。逆に、指針目盛りが最大圧力値を超える場合は変位拡大率が高いことを意味する。そのため、回転中心１５ａから第２のピン結合１３ａまでの距離を拡張するべく、工具などを湾曲状腕片１６の切欠き１６ａに挿入して押し広げ、第２のピン結合１３ａを回転中心１５ａから更に離す塑性変形を行い、指針目盛りが最大圧力値に合致するように調節する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の変位拡大機構の指針合わせ校正作業にあっては、次のような問題点があった。
【０００８】
即ち、最大圧力状態での湾曲状腕片１６に対する塑性変形調整の後、無圧状態に戻すと、指針４がゼロ目盛りからずれてしまう不都合が発生する。第２のピン結合１３ａを結合解除した場合、湾曲状腕片１６側から見ると、第２のピン結合１３ａの位置の塑性変形軌跡は概ね可曲節点Ｐを中心にしてほぼ円弧αを描くと共に、連接ロッド１３側から見ると、第２のピン結合１３ａの位置の軌跡は第１のピン結合１２ａを中心にして円弧βを描き、円弧αと円弧βとが第２のピン結合１３ａの位置で交差した関係であるが、湾曲状腕片１６と連接ロッド１３とが第２のピン結合１３ａで連結されているため、本来的に管先１ｂは軽微な力の印加でも簡単に弾性変形するものであるから、湾曲状腕片１６に対する塑性変形の屈曲調節により第２のピン結合１３ａの位置が円弧α上で強引にずらされると、第１のピン結合１２ａの位置もずれてしまうので、ブルドン管１に不如意な初期応力を発生させてしまうからである。
【０００９】
そのため、指針目盛りが最大圧力値に満たない場合、変位拡大率を上げるために第２のピン結合１３ａを回転中心１５ａ側へ寄せ付ける塑性変形調節では、管先１ｂを矢印Ａ方向に押し出すことになるから、無圧状態に戻すと指針４がゼロ目盛り以上を指す。このため、指針４の取付けをし直してから、最大圧力に再度加圧して最大目盛り合わせを行う必要があり、ゼロ目盛りと最大目盛りが合致するまで幾度も繰り返す煩雑な手間を要する。指針取付け加減と塑性変形調節の加減との按配に熟練技能を必要とする。
【００１０】
逆に、指針目盛りが最大圧力値を超える場合、変位拡大率を下げるために第２のピン結合１３ａを回転中心１５ａから更に引き離す塑性変形調節では、管先１ｂを矢印Ａ方向とは逆方向に引き下げることになるから、無圧状態に戻すと指針４がゼロ目盛り以下を指す。斯かる場合もゼロ目盛りと最大目盛りが合致するまで幾度も繰り返す煩雑な手間を要する。
【００１１】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題は、無圧状態で指針をゼロ目盛りに合致させた状態で指針軸に取付け、最大圧力加圧状態で屈曲腕部を塑性変形させて指針を最大目盛りに合致させた後は、無圧状態に戻しても、指針がゼロ目盛りから大幅に狂うことがなく、凡そゼロ目盛りを指すように、変位拡大機構を改良することにより、熟練技能を要さずに、目盛り合わせ校正作業の能率の大幅向上を図ることができるブルドン管圧力計を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るブルドン管圧力計は、圧力増大に伴い指針軸の周りに管先が固定節に対して第１の方向に漸変するブルドン管と、管先側に第１の回り対偶部を介して連結して成る連接リンクと、この連接リンクの先端側に第２の回り対偶部を介して連結し、固定節に対して回転中心の周りに回転可能であって指針軸を回動するための回転体とを備え、回転体は、先端側に第２の回り対偶部を具えると共に、可曲節点の前記第２の回り対偶部と回転中心とに対して張る開き角が拡縮調節可能となった屈曲腕部を有しており、連接リンクと屈曲腕部とが圧力増大に伴い回転体を第１の方向に回動させる相互関係となっているものである。なお、圧力から気体温度に換算することができるため、このブルドン管圧力計は文字板を温度表示に代えることにより例えば隔測温度計として用いることができる。
【００１３】
そして本発明における屈曲腕部としては、無圧状態のとき、可曲節点が第１の回り対偶部に概ね重なる位置にあるように形成されていることを特徴とする。つまり、可曲節点は、従来例とは異なり、第２の回り対偶部と回転中心とを通る線に対して第１の回り対偶部側に位置し、無圧状態のとき、屈曲腕部の第２の回り対偶部と可曲節点とを結ぶ線分が連接リンクの第２の回り対偶部と第１の回り対偶部とを結ぶ線分と略重なっている。このため、第２の回り対偶部の結合を解除した場合、連接リンクの第２の回り対偶部の位置の軌跡に屈曲腕部の第２の回り対偶部の位置の塑性変形軌跡が略重なることになるため、最大圧力印圧状態で屈曲腕部を塑性変形させて第２の回り対偶部と回転中心との距離を調節し、指針を最大目盛りに合致させた後は、無圧状態に戻しても、指針がゼロ目盛りから大幅に狂うことがない。このため、従前に比し、校正作業能率の大幅向上を図ることができる。例えば、多数個のブルドン管圧力計を設定し同時に最大圧力を印圧し、各屈曲腕部を塑性変形させて最大目盛りに順に合わせるだけで、多数個の校正を完了させることができる。２度目以降の最大圧力を印圧して再調節する手間を排することができると共に、熟練者を必要とせず、調節作業の短縮化を図ることができる。
【００１４】
屈曲腕部としては、回転中心側から可曲節点まで張り出た基端側片部と可曲節点心から外側に張り出た外側片部とを有して成る二股状屈曲片であって、両片部が互いに臨む内側には工具当て用切込みが形成されていることが望ましい。工具当て用切込みの形成により、例えばマイナスドライバーの先を切込みに係り止めして簡単に塑性変形させることができるため、調節作業性が迅速化し、不如意な変形失敗を防止できる。
【００１５】
基端側片部の工具当て用切込みの位置と外側片部の前記工具当て用切込みの位置とは可曲節点から不等距離に形成されていることが望ましい。例えばマイナスドライバーの先を両切込みに係り止めして一方に捩ることにより開き角が拡大し、逆方向に捩ることにより開き角が縮小するから、調節作業を確実且つ迅速に実現できる。
【００１６】
更に、連接リンクは回転中心に対して外側片部の外側に位置する弓形状であることが望ましい。連接リンクは真直状ではなく、弓形状であるため、外側片部ｂとの間に隙間があり、塑性変形調節が容易となる。このため、弓形状連接リンクは無圧状態において可曲節点と第１の回り対偶部とのずれを修正するための調節子としての意義を有する。また、屈曲腕部の塑性変形調節の際、工具の先が連接リンクに当たり難くなるため、不如意な変形を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例に係るブルドン管圧力計において無圧状態での変位拡大リンク機構を示す背面図、図２は本発明の実施例に係るブルドン管圧力計において最大圧力印圧状態での変位拡大リンク機構を示す背面図である。なお、図１，２において、図４に示す部分と同一部分には参照符号を付し、その説明は省略する。
【００１８】
本例の変位拡大リンク機構は、圧力増大に伴い指針軸４ａの周りに管先１ｂが固定節である圧力導入管３に対して図１では時計方向（矢印Ａ）に漸変するブルドン管１と、管先１ｂに固着して成る突片１２の第１のピン結合（回り対偶部）１２ａを介して連結して成る弓形状連接リンク２３と、この連接リンク２３の先端側に第２のピン結合２３ａを介して連結し、圧力導入管３に固定して成る表側フレーム板１４及び裏フレーム板２４に対して回転中心２５ａの周りに回動（揺動）可能であって、指針軸４ａに軸着したピニオン１１に噛み合う欠歯歯車２５ｂを持つ回転板（梃腕，セクター）２５とを備えている。変位拡大リンク機構は、管先１の変位が仮想的な長リンクと仮定すれば、固定節（圧力導入管３，表側フレーム板１４及び裏フレーム板２４）と、ブルドン管１，突片１２，弓形状連接リンク２３，回転板２５とから成る４節回転連鎖の両てこ機構とみることができる。
【００１９】
回転板２５は外側に張り出た拡縮可能な開き角θを持つＶ字状腕片（（最大圧力での調節子）２６を有し、その先端側には第２のピン結合２３ａを以って連接リンク２３に連結している。なお、２７は、ピニオン１１と欠歯歯車２５ｂの噛み合い間隙（バックラッシュ）による指針ぶれを防止するためのひげゼンマイである。
【００２０】
Ｖ字状腕片２６は、可曲節点Ｐに鋭角に屈折した二股状屈曲片であって、回転中心２５ａ側から可曲節点Ｐまで張り出た基端側片部２６ａと可曲節点Ｐから外側に張り出た外側片部２６ｂとから成り、基端側片部２６ａと外側片部２６ｂとの間に切欠き２６ｃを有し、開き角度θを形成している。両片部２６ａ，２６ｂが互いに臨む内側にはマイナスドライバー当て用切込みＸ，Ｙが形成されている。可曲節点Ｐからの切込みＸ位置までの距離は可曲節点Ｐからの切込みＹ位置までの距離よりも短く、切込みＸとＹとを一辺として可曲節点Ｐを頂点として含む三角形が不等辺三角形となるように形成されている。
【００２１】
Ｖ字状腕片２６は可曲節点Ｐを折り曲げ点として塑性変形で開き角θが拡縮可能となっている。図１の無圧状態では、可曲節点Ｐが第１の回り対偶部１２ａに概ね重なる位置にある。つまり、可曲節点Ｐは、図４に示す従来例とは異なり、第２の回り対偶部２３ａと回転中心２５ａとを通る線に対して第１の回り対偶部１２ａ側に位置し、無圧状態のとき、Ｖ字状腕片２６の第２の回り対偶部２３ａと可曲節点Ｐとを結ぶ線分が連接リンク２３の第２の回り対偶部２３ａと第１の回り対偶部１２ａとを結ぶ線分と略重なっている。
【００２２】
指針の目盛り合わせ作業では、無圧状態において、先ず、図１に示す如く、可曲節点Ｐが第１の回り対偶部１２ａに重なっているか否かを確認する。おおよそ重なっているが、多少外れているときには、突片１２や弓形状連接リンク２３を屈曲させて調節する。連接リンク２３が真直状ではなく、弓形状であるため、外側片部２６ｂとの間に隙間があり、塑性変形調節が容易となる。このため、弓形状連接リンク２３は無圧状態での調節子（第２の調節子）としての意義を有する。そして、指針４がゼロを指すように指針４を指針軸４ａに取付ける。
【００２３】
次いで、最大圧力を印圧すると、管先１ｂが矢印Ａ方向に大きく変位するため、回転板が矢印Ｂ方向に回転し、指針軸４ａが矢印Ｃ方向に回転するので、図２に示す状態になる。ここで、運針した指針目盛りを読み取る。指針目盛りが最大圧力値に満たない場合は変位拡大率が低いことを意味する。そのため、回転中心２５ａから第２のピン結合２３ａまでの距離を短縮するべく、マイナスドライバーを切り込みＸ，Ｙに係合させて図２で反時計方向に捩り、第２のピン結合２３ａを回転中心２５ａ側へ寄せ付ける塑性変形を行い、指針目盛りが最大圧力値に合致するように調節する。この際、マイナスドライバーの捩り加減だけで目盛り合わせすることができるので、調節作業が簡便となる。逆に、指針目盛りが最大圧力値を超える場合は変位拡大率が高いことを意味する。そのため、回転中心２５ａから第２のピン結合２３ａまでの距離を拡張するべく、マイナスドライバーを切り込みＸ，Ｙに係合させて図２で時計方向に捩り、第２のピン結合２３ａを回転中心２５ａから更に離す塑性変形を行い、指針目盛りが最大圧力値に合致するように調節する。この際も、マイナスドライバーの捩り加減だけで目盛り合わせすることができるので、調節作業が簡便となる。
【００２４】
しかる後、無圧状態に戻すと、指針４はゼロ目盛りを指したままとなる。なぜなら、無圧状態では可曲節点Ｐが第１の回り対偶部１２ａに重なっているからである。即ち、第２の回り対偶部２３ａの結合を解除した場合、連接リンク２３の第２の回り対偶部２３ａの位置の軌跡にＶ字状腕片２６の第２の回り対偶部２３ａの位置の塑性変形軌跡が丁度重なっているため、最大圧力印圧状態でＶ字状腕片２６を塑性変形させて第２の回り対偶部２３ａと回転中心２５ａとの距離を調節し、指針４を最大目盛りに合致させた後は、無圧状態に戻しても、指針がゼロ目盛りから大幅に狂うことがない。このため、従前に比し、校正作業能率の大幅向上を図ることができる。例えば、多数個のブルドン管圧力計を設定し同時に最大圧力を印圧し、各Ｖ字状腕片２６を塑性変形させて最大目盛りに順に合わせるだけで、多数個の校正を完了させることができる。２度目以降の最大圧力を加圧して再調節する手間を排することができると共に、熟練者を必要とせず、調節作業の短縮化を図ることができる。
【００２５】
なお、最大圧力での調節子としてのＶ字状腕片２６の形状はＶ字形状に限らず、Ｕ字形状等のその他の形状でも構わない。ただ、図４に示すＵ字形状の可曲節点Ｐの位置がやや曖昧であるが、Ｖ字状腕片２６では、可曲節点Ｐが鋭角頂点であるために明瞭さがあり、第１の回り対偶部１２ａとの重ね合わせ精度を得ることができるという点で優れている。
【００２６】
また、第２の拡大機構としては、欠歯歯車２５ｂとピ二オン１１とに限らず、指針軸４ａに巻装したコイルスプリングとそのコイル隙間に圧入した周縁部を持つ回転板２５とによっても第２の拡大機構を構成できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ブルドン管圧力計の変位拡大機構における最大圧力での調整子たる屈曲腕部として、無圧状態のとき、可曲節点が第１の回り対偶部に概ね重なる位置にあるように形成されていることを特徴とするものであるから、次にような効果を奏する。即ち、無圧状態で指針をゼロ目盛りに合致させた状態で指針軸に取付け、最大圧力加圧状態で屈曲腕部を塑性変形させて指針を最大目盛りに合致させた後は、無圧状態に戻しても、指針がゼロ目盛りから大幅に狂うことがなく、凡そゼロ目盛りに一致したままとなる。このため、熟練技能を要さずに、目盛り合わせ校正作業の能率の大幅向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るブルドン管圧力計において無圧状態での変位拡大リンク機構を示す背面図である。
【図２】本発明の実施例に係るブルドン管圧力計において最大圧力印圧状態での変位拡大リンク機構を示す背面図である。
【図３】ブルドン管圧力計を示す正面図である。
【図４】従来のブルドン管圧力計の変位拡大リンク機構を示す背面図である。
【符号の説明】
１…ブルドン管
１ａ…管基
１ｂ…管先
２…ゲージ本体部
２ａ…文字板
３…圧力導入管
３ａ…圧力導入孔
４…指針
４ａ…指針軸
５…取付穴（螺子穴）
５ａ…連通孔
５ｂ…雌螺子部
６…パッキン
７…取付けナット
１１…ピニオン
１２…突片
１２ａ…第１のピン結合（回り対偶部）
１４…表側フレーム板
２３…弓形状連接リンク
２３ａ…第２のピン結合
２４…裏側フレーム板
２５ａ…回転中心
２５…回転板（挺腕，セクター）
２５ｂ…欠歯歯車
２６…Ｖ字状腕片（最大圧力での調整子）
２６ａ…基端側片部
２６ｂ…外側片部
２６ｃ…切欠き
θ…開き角
Ｐ…可曲接点
Ｘ，Ｙ…マイナスドライバー当て用切込み

Claims (4)

1. 圧力増大に伴い指針軸の周りに管先が固定節に対して第１の方向に漸変するブルドン管と、前記管先側に第１の回り対偶部を介して連結して成る連接リンクと、この連接リンクの先端側に第２の回り対偶部を介して連結し、前記固定節に対して回転中心の周りに回転可能であって前記指針軸を回動するための回転体とを備え、前記回転体は、先端側に前記第２の回り対偶部を具えると共に、可曲節点において前記第２の回り対偶部と前記回転中心とに対して張る開き角が拡縮調節可能となった屈曲腕部を有しており、前記連接リンクと前記屈曲腕部とが圧力増大に伴い前記回転体を第１の方向に回動させる相互関係となっているブルドン管圧力計であって、
   前記屈曲腕部は、無圧状態のとき、前記可曲節点が前記第１の回り対偶部に重なる位置にあるように形成されていることを特徴とするブルドン管圧力計。
2. 請求項１において、前記屈曲腕部は、前記回転中心側から前記可曲節点まで張り出た基端側片部と前記可曲節点から外側に張り出た外側片部とを有して成る二股状屈曲片であって、両片部が互いに臨む内側には工具当て用切込みが一対形成されていることを特徴とするブルドン管圧力計。
3. 請求項２において、前記基端側片部の前記工具当て用切込みの位置と前記外側片部の前記工具当て用切込みの位置とは前記可曲節点から不等距離に形成されていることを特徴とするブルドン管圧力計。
4. 請求項２又は請求項３において、前記連接リンクは、前記回転中心に対して前記外側片部の外側に位置する弓形状であることを特徴とするブルドン管圧力計。

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