KR101613163B1 - 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템 - Google Patents

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스에히로시스테무 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 수중 베어링의 경년열화(經年劣化)를 정확하고 용이하게 검지할 수 있는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템(10)은 회전축을 수중에서 축지지하는 베어링 하우징(24)과, 상기 베어링 하우징(24)에 접속하여 상기 회전축과의 틈새에 소정 압력으로 그리스(grease)를 공급하는 그리스 공급수단(30)을 구비하는 수중 베어링(20)의 상기 베어링 하우징(24)에 접속하여, 상기 베어링 하우징(24)을 통해 이동한 상기 그리스의 그리스 압력을 대기로 개방하는 접동부 열화 검지부(40)를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

Description

수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템{DETERIORATION DETECTION SYSTEM FOR SLIDING PORTION OF SUBMERGED BEARING}
본 발명은 스크류 펌프 등의 회전기기에 장착된 수중 베어링의 마모로 인한 경년열화(經年劣化)를 검지하는 수중 베어링의 접동부(摺動部) 열화 검지시스템에 관한 것으로, 특히, 경년열화를 정확하고 용이하게 검지할 수 있는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템에 관한 것이다.
낮은 곳에서 높은 곳으로 물을 빨아올리는 스크류 펌프가 있다. 도 4는 종래의 스크류 펌프의 전체 구성을 나타낸 개략도이다. 도시한 바와 같이, 스크류 펌프(1)는 회전축(2)의 외주면에 연속적으로 나선형태로 돌출된 날개를 구비한 임펠러(3)와, 회전축(2)의 상단측을 육상에서 지지하는 상부 베어링(4)과, 회전축(2)의 하단측을 수중에서 지지하는 수중 베어링(5)과, 회전축(2)의 상단에 연결하여 임펠러(3)를 회전시키는 구동수단(6)으로 구성되어 있다. 스크류 펌프(1)는 상부 수로와 하부 수로를 잇는 경사수로에 배설되어 있다. 이와 같은 구성의 스크류 펌프(1)는 구동수단(6)에 의해, 임펠러(3)를 회전시켜, 하부 수로의 물을 빨아올려 상부 수로로 보낼 수 있다.
상부 베어링(4) 및 수중 베어링(5)은 회전기기의 가동시간이 장기화되면 회전접동부가 마모된다. 특히, 하수처리장이나 정수장 등에 적용되는 대형 회전기기의 회전축(2)을 수중에서 지지하는 수중 베어링(5)은 수중에 혼입되어 있는 모래, 진흙 등의 자잘한 고형물이 베어링의 회전접동부에 파고들면, 접동부분의 마모가 촉진되게 된다. 이 때문에, 회전접동부에 고형물이 파고들지 않도록, 수중의 베어링과 회전축(2)이 접동하는 부분을 오일로 채우고, 오일이 접동부분으로부터 누출되지 않도록 메탈 실링, 고무 실링 등으로, 오일부분과 수중부분을 분리시키는 실링을 형성하는 구성으로 하는 것이 일반적이다.
종래, 수중 베어링의 회전접동부는 면접촉에 의한 베어링과, 구름 베어링으로 크게 나뉘어져 있다. 면접촉에 의한 베어링은 회전축의 외주에 고정한 슬리브의 외주를, 베어링 메탈 내면이 면접촉하며 회전하는 구조가 된다. 이 면접촉에 의한 베어링의 윤활유로서는 기계유, 그리스(grease)를 적용할 수 있다.
특허문헌 1에 개시된 스크류 펌프는 수중 베어링과 스크류의 축부 사이에 윤활유(기계유)를 공급하는 급유관과, 수중 베어링과 스크류의 베어링부 사이를 통과한 윤활유를 배출하는 배유관과, 급유관과 배유관이 각각 접속되어, 수중 베어링으로부터 배출된 윤활유를 회수하는 저장탱크와, 저장탱크 내의 윤활유를 급유관으로부터 수중 베어링 내부를 거쳐 배유관으로부터 배출하도록 윤활유를 순환공급하는 급유수단을 구비하고 있다. 이와 같은 타입의 수중 베어링은 윤활유의 높은 유동성으로 인해 실링부로부터 윤활유가 누출되기 쉬워진다. 수중부에서는 오일이 누출되면 소량으로 수면에 유막이 형성되어, 유지의 절대량으로서는 소량이어도, 시각적인 환경문제가 발생하기 쉽다. 상기의 이유로, 수중 베어링의 급지(給脂)에는 누출되어도 나중에 침전되어 진흙 형태가 되는 그리스(유지)가 바람직하다.
윤활유보다도 유동성이 낮은 그리스는 기계유에 비해 누출이나 비산이 잘 발생되지 않으며, 물이나 이물질의 침입을 방지하기 쉬운 특성을 구비하고 있다. 그리스를 베어링에 공급할 경우에는 다음과 같은 구성으로 하고 있다. 도 5는 종래의 수중 베어링의 급지(給脂)수단의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 종래의 수중 베어링(5)의 급지수단은 수중 베어링(5)의 급유구(5a)에 접속하는 급지공급배관(8)을 통해 그리스를 회전접동부에 공급하고 있다. 그리고, 그리스의 경우, 기계유와 같이 축 슬리브(5b)와 베어링 메탈(5c)의 틈새 안을 이동한 오일을 윤활시키는 구성으로 하는 것이 아니라, 고무 실링(9)의 틈새를 통해 수중으로 방출시키고 있다. 이는 그리스가 회전접동부를 통해 이동함으로써, 회전으로 인한 회전접동부의 마찰열을 흡수하여, 회전접동부의 눌러붙음 등의 문제를 피하기 위함이다. 또한, 수중 베어링 내의 그리스로, 오일 실링부분으로 침입하려고 하는 물을 저지하려고 하고 있다. 그런데, 이와 같은 구성 때문에, 마모된 오일 실링의 틈새가 커지게 되어, 수중의 모래(11), 진흙 등의 고형물이 축 슬리브(5b)와 베어링 메탈(5c)의 틈새에 침입하면, 역으로, 줄질 효과로 인해 회전접동부의 마모가 진행되기 쉽게 되어 있었다.
이 밖에, 구름 베어링의 경우에는 베어링 접동부에 베어링을 사용하며, 실링성이 높은 고가의 메카니컬 실링을 장착하여 회전시키고 있다.
또한, 종래의 수중 베어링의 마모 점검방법으로서 특허문헌 2가 개시되어 있다. 특허문헌 2에 개시된 입축펌프(vertical pump)의 점검방법은 입축펌프의 진동을 측정하고, 입축펌프의 고유진동수를 포함하는 주파수 대역에서의 진동 크기를 감시하여, 운전시간 경과에 따른 진동 변화량으로부터 수중 베어링의 마모상태를 판단하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2011-21586호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2009-41465호 공보
상술한 바와 같이 육상에 배치되어 있는 상부 베어링은 수중 베어링과 같이 모래, 진흙 등이 침입할 우려는 없다. 상부 베어링은 케이싱 내에 공급된 기계유, 그리스가 고무 실링과 회전축 사이의 틈새를 메워, 내부로부터 외부의 대기측으로 공기를 침입시키지 않도록 계속 누른 상태가 되기 때문이다. 케이싱으로부터 외측으로 눌러진 기계유, 그리스는 미량 대기 중으로 방출된다. 그리고, 회전접동부의 회전축과 베어링측의 마모가 진행되면, 이 부분을 통해 오일, 그리스가 많이 방출되게 되어, 회전접동부를 구성하는 슬리브, 베어링 메탈, 베어링, 고무 실링 등의 교환작업이 필요하게 된다. 이와 같이 상부 베어링은 육안 관찰 외에도, 청진기를 베어링에 대어 쉽게 회전접동부의 마모상태를 측정할 수 있다.
그러나, 수중 베어링은 수중에 배치하고 있기 때문에, 상부 베어링과 같이 육안 관찰에 의해 회전접동부의 마모상태를 검지하는 것은 할 수 없다. 이 때문에, 수중 베어링인 경우, 회전접동부의 마모를 측정하기 위해서는 실제 마모의 진행상태에 상관없이, 정기적으로 양수(揚水)작업을 정지하여 교환작업을 수행해야만 하였다.
또한, 특허문헌 2에 개시된 수중 베어링의 마모 점검방법에 따르면, 입축펌프의 회전수가 높을 경우에는 고유진동수를 포함하는 주파수 대역에서의 진동의 크기를 감시할 수 있다. 그러나, 스크류 펌프와 같이 상부 베어링의 지지점과 하부 베어링의 지지점간 거리가 길고, 원래 코어 흔들림이 큰 저회전수의 펌프는 진동이 커서, 진동의 크기를 감시하여도 의미가 없다. 또한, 상부축에 비해 수중 축의 흔들림 폭은 커지게 되어, 측정하는 부분은 수중 축이어야 한다. 수중에서 진동을 측정하는 것은 곤란하게 된다.
상기 종개 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 수중 베어링의 경년열화를 정확하고 용이하게 검지할 수 있는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 1 수단으로서, 회전축을 수중에서 축지지하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에 접속하여 상기 회전축과의 틈새에 소정 압력으로 그리스를 공급하는 그리스 공급수단을 구비하는 수중 베어링의 상기 베어링 하우징에 배관의 일단을 접속하고 상기 배관의 타단의 개구를 육상에 배치하여 상기 베어링 하우징을 이동한 상기 그리스의 그리스 압력을 대기에 개방하여 상기 그리스 압력의 상태, 고형물의 혼입상태로부터 회전접동부 및 실링부의 열화를 검지가능한 접동부 열화 검지관을 구비한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 2 수단으로서, 상기 제 1 수단에 있어서, 상기 그리스 공급수단은 상기 베어링 하우징에 접속하는 급지(給脂)공급관을 구비하고, 상기 접동부 열화 검지관은 상기 베어링 하우징과의 접속구의 관경을 상기 급지공급관의 관경과 동등 이상으로 설정하고 있는 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 3 수단으로서, 상기 제 1 또는 제 2 수단에 있어서, 상기 베어링 하우징과 상기 회전축의 접동면에 형성한 베어링 메탈은 상기 회전축의 외주를 따라 홈이 형성되며, 상기 접동부 열화 검지관과 상기 베어링 하우징의 접속구는 상기 홈의 말단 상부와 일치시키고 있는 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 4 수단으로서, 상기 제 1 내지 제 3 중 어느 한 해결수단에 있어서, 상기 접동부 열화 검지관은 관 내부를 육안으로 관찰가능한 투명 파이프, 또는 그리스의 배출 높이를 용이하게 바꿀 수 있는 투명 호스를 이용한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 5 수단으로서, 상기 제 4 해결수단에 있어서, 상기 베어링 하우징은 수중의 상기 접동부 열화 검지관의 접속부로부터 대기 중으로 수직방향으로 연장되는 눈금판을 마련한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 제 6 수단으로서, 상기 제 1 내지 제 3 중 어느 한 해결수단에 있어서, 상기 접동부 열화 검지관은 본관으로부터 1개 이상 분기된 분기관에 개폐밸브를 형성하고, 상기 복수의 분기관은 수면으로부터의 높이 위치가 다른 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템을 제공하는 것이다.
종래, 수중 베어링은 그리스의 수중으로의 배출상태나, 회전접동부의 마모 상태를 육안 관찰에 의해 판단할 수 없었다. 이 때문에, 수로의 물을 빼고 베어링의 베어링 하우징을 분해하여 마모상태를 체크하였었다. 이와 같은 방법에서는 마모상태의 체크는 기기를 정지하고 수행해야만 하며, 일상적인 보수관리(maintenance)로는 판단할 수 없었다. 본 발명에 따르면, 상기와 같이, 베어링 하우징에 공급된 그리스를 대기 중으로 배출하는 접동부 열화 검지관을 마련하고 있기 때문에, 종래 수중으로 배출하여 육안으로 관찰할 수 없었던 그리스를 육안으로 관찰할 수 있으므로, 그리스의 상태, 실링부의 열화/손상으로 인한 물이나 모래, 진흙 등의 고형물의 혼입 등에 의해, 수중 베어링의 경년열화를 용이하게 검지할 수 있는 실익이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기와 같이, 접동부 열화 검지관은 베어링 하우징과의 접속구의 관경을 급지공급관의 관경과 동등 이상으로 설정하고 있기 때문에, 배관의 압력 손실을 적게 할 수 있으므로, 베어링 하우징에 공급된 그리스를 접동부 열화 검지관을 통해 용이하게 대기 중으로 배출할 수 있으며, 이 접동부 열화 검지관 속의 그리스의 헤드압 변화를 눈금으로 측정함으로써, 수중 베어링의 경년열화를 검지할 수 있는 실익이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기와 같이, 베어링 메탈에 그리스가 통과하는 홈을 회전축의 외주를 따라 형성하여, 접동부 열화 검지관을 홈의 끝에 접속시키고 있기 때문에, 슬리브와 베어링 메탈 사이에 균등하게 그리스를 공급하고, 실링부에 가까운 홈의 끝에 접동부 열화 검지관을 접속하는 구성으로 하고 있으므로, 베어링 하우징에 공급된 그리스의 배출을 촉진하여, 그리스의 상태, 실링부의 열화/손상으로 인한 물이나 모래, 진흙 등의 고형물의 혼입상태를 검지하는 것과, 배출되는 그리스의 헤드 높이를 측정함으로써, 수중 베어링의 경년열화를 용이하게 검지할 수 있는 실익이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기와 같이, 접동부 열화 검지관은 투명 파이프, 비닐 호스를 사용하고 있기 때문에, 베어링 하우징으로부터 배출된 그리스나, 그리스에 혼입되는 수분 등이 배관으로부터 배출되기 전, 바꿔말하면 배관 안을 통과중일지라도, 회전기기의 가동중에 외부로부터 육안 관찰에 의해 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 수중 베어링의 경년열화를 용이하게 판별할 수 있는 실익이 있다. 또한, 그리스의 배출높이를 용이하게 바꿀 수 있는 투명 호스를 사용하면 분기관, 분기밸브를 설치하지 않아도, 호스의 높이를 자유롭게 변경할 수 있기 때문에, 용이하게 배수 그리스 손실 수두에 맞춰 그리스를 배출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기와 같이, 접동부 열화 검지관은 본관으로부터 복수 분기된 분기관에 개폐밸브를 구비하고, 상기 복수의 분기관은 수면으로부터의 높이 위치가 다르도록 장착되어 있기 때문에, 실링부의 열화(劣化)로 인해, 실링부로부터 수중으로 조금씩 그리스가 누출되므로, 접동부 열화 검지관으로부터 배출되는 그리스의 배출량이 감소하면, 상위 분기관으로부터 하위 분기관으로 배출하는 위치가 바뀌므로, 수중 베어링의 경년열화를 용이하게 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도.
도 2는 베어링 하우징의 단면도.
도 3은 접동부 열화 검지관의 변형예의 개략적인 구성을 나타낸 설명도.
도 4는 종래의 스크류 펌프의 전체 구성의 개략도.
도 5는 종래의 수중 베어링의 급지(給脂)수단의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도.
본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템의 실시형태를 첨부 도면을 참조하면서, 이하에 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도이다.
본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템(10)은 회전축을 수중에서 축지지하는 베어링 하우징(24)과, 상기 베어링 하우징(24)에 접속하여 상기 회전축(2)과의 틈새에 소정 압력으로 그리스를 공급하는 그리스 공급수단(30)을 구비하는 수중 베어링(20)의 상기 베어링 하우징(24)에 접속하여, 상기 베어링 하우징(24)을 통해 이동한 상기 그리스의 그리스 압력을 대기로 개방하는 접동부 열화 검지관(40)을 구비하고 있다.
수중 베어링(20)은 상술한 바와 같이 하부 수로에 장착되며, 회전기기의 회전축(2)의 하단을 축지지하고 있다. 본 실시형태의 수중 베어링(20)은 스크류 펌프, 입형 펌프, 플록큘레이터(flocculator), 스크류 컨베이어, 오니수집기 등, 회전축(2)을 구비한 회전기기에 적용할 수 있다. 수중 베어링(20)은 베어링 하우징(24)과, 베어링 메탈(26)과, 실링부(28)를 주된 기본구성으로 하고 있다.
베어링 하우징(24)은 회전축(2) 하단에 삽입구(22)를 구비한 거의 오목형태의 케이스이다. 베어링 하우징(24)은 하부 수로와 경사수로의 연결부분에 장착되어 있다. 베어링 하우징(24)의 내부에는 회전접동부가 되는 슬리브(25)를 구비한 회전축(2)과 면접촉하는 베어링 메탈(26)이 배설되어 있다. 베어링 메탈(26)은 슬리브(25)의 외경보다도 약간 지름이 큰 내경의 원통형 미끄럼 베어링이다. 도 2는 베어링 하우징의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 슬리브(25)와 면접촉하는 베어링 메탈(26)의 내면에는 홈(50)이 형성되어 있다. 홈(50)은 베어링 하우징(24)의 삽입구(22)와 반대측인 폐색면(23)으로부터 삽입구(22) 쪽으로 향해, 회전축(2)의 외주를 따라 가로, 세로, 열십자 혹은 나선형태로 소정깊이로 형성되어 있다. 이와 같은 구성의 홈(50)은 베어링 하우징(24)의 하단으로부터 공급된 그리스를 삽입구(22) 쪽으로 향하게 하여, 슬리브와 베어링 메탈(26)의 틈새 안을 균일하게 이동시킬 수 있다.
실링부(28)는 삽입구(22)와 회전축(2) 외주의 틈새를 막아, 베어링 하우징(24) 안으로 물이나 모래, 진흙 등의 고형물이 침입하는 것을 방지하고 있다. 실링부(28)는 종래 고무 실링, 메탈 터치 실링 등을 적용하여, 이 부분보다 조금 그리스를 누출시키는 것을 기대하고 있었는데, 본 실시형태에서는 실링성이 강한 오일 실링를 사용하고 있다. 본 실시형태의 실링부(28)는 베어링 하우징(24) 안을 이동한 소량의 그리스를 수중에 방출할 수 있도록 조임력을 조정하였었다. 이번에, 그리스를 베어링 밖으로 도피시키는 구성에 의해, 회전축(2)의 회전으로 발생한 마찰열이 그리스의 이동에 따라 베어링 하우징(24)의 외부로 방출되기 때문에, 회전접동부의 마찰열이 상승하고, 슬리브와 베어링 메탈(26)이 팽창하여 회전접동부가 눌러붙는 것을 방지할 수 있다.
그리스 공급수단(30)은 베어링 하우징(24)의 폐색면(23)에 접속하는 급지공급배관(32)과, 급지공급배관(32)에 장착한 급지펌프(34)로 구성되어 있다. 급지펌프(34)는 그리스 탱크와 접속하여 육상에 배설되어 있다. 급지공급배관(32)은 육상의 급지펌프(34)로부터 수중의 베어링 하우징(24)까지 연장되도록 배설되어 있다. 그리스 공급수단(30)은 급지공급배관(32)을 통해, 그리스를 베어링 하우징(24)의 내부로 공급하고 있다. 그리스 공급수단(30)은 급지펌프(34)에 의해, 기계유보다도 유동성이 낮은 그리스를 소정 압력으로 베어링 하우징(24) 내로 공급시키고 있다. 여기서, 본 실시형태의 소정 압력이란, 급지펌프(34)의 토출측 급지공급배관(32)의 관 로스, 베어링 하우징(24) 내의 관 로스, 실링부(28)의 관 로스, 실링부(28)의 로스, 접동부 열화 검지관(40) 내의 관 로스, 접동부 열화 검지관(40) 배출구의 그리스면과, 급지펌프(34)측의 그리스 탱크면과의 헤드 압력차를 가미한 모든 압력 수두를 의미하고 있다.
접동부 열화 검지관(40)은 일단이 폐색면(23)의 급지공급구로부터 가장 먼 베어링 하우징(24)의 상단에 접속하고, 타단의 개구가 육상에 배설된 배관이다. 접동부 열화 검지관(40)은 수중의 베어링 하우징(24)으로부터 타단의 개구까지 연장되도록 배설되어 있다. 이와 같은 구성의 접동부 열화 검지관(40)은 베어링 하우징(24) 안을 이동한 그리스를 육상, 바꿔 말하면 대기로 배출시킬 수 있다. 이와 같은 구성의 접동부 열화 검지관(40)은 베어링 하우징(24)의 내부 압력이 수중의 압력보다도 큰 경우에는 베어링 하우징(24) 안을 이동한 그리스가 배출된다. 그러나, 실링부(28)가 열화되면, 베어링 하우징(24)의 내부 압력을 유지할 수 없게 되어, 그리스가 배출되지 않게 된다. 이로써, 실링부(28)의 열화를 예측할 수 있다.
또한, 접동부 열화 검지관(40)은 본관(42)의 타단측에 하나 이상의 분기관(도 1에서는 3개, 제 1 분기관(44), 제 2 분기관(46), 제 3 분기관(48))이 접속되어 있다. 그리고, 제 1~제 3 분기관(44, 46, 48)에는 각각 제 1 개폐밸브(45), 제 2 개폐밸브(47), 제 3 개폐밸브(49)가 장착되어 있다. 접동부 열화 검지관(40)의 본관(42)은 개구를 분기관의 개구보다도 수면으로부터 높은 위치에 배설하고, 제 1~제 3 분기관(44, 46, 48)의 개구는 본관(42)의 개구보다도 하방이 되도록 소정 간격을 두고 배설하고 있다. 제 1~제 3 분기관(44, 46, 48)의 개구는 수면으로부터의 위치가 다르도록 배치하고 있다.
또한, 접동부 열화 검지관(40)은 베어링 하우징(24)과의 접속구의 관경을 급지공급관(32)의 관경과 동등 이상으로 설정하고 있다. 이로써, 배관의 압력손실을 적게 할 수 있으므로, 그리스의 배출관구를 육상쪽으로 보다 높게 하여 대기 중으로 배출할 수 있다. 또한, 그리스의 배출면의 높이 눈금을 측정함으로써, 그리스에 혼입되는 수분 등으로부터 수중 베어링의 경년열화를 수치로 나타낼 수 있다.
또한, 접동부 열화 검지관(40)은 베어링 메탈(26)의 홈(50)의 최상단에 접속하고 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 베어링 하우징(24)에 공급된 그리스의 배출을 촉진하여, 그리스의 상태, 실링부(28)의 열화/손상으로 인한 수분 등의 혼입 등에 의해, 수중 베어링(20)의 경년열화를 용이하게 검지측정할 수 있다.
도 3은 접동부 열화 검지관의 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다. 변형예의 접동부 열화 검지관(40)은 적어도 수몰되어 있지 않은 대기 중의 관의 일부를, 관 내부가 육안으로 관찰가능한 투명 파이프 또는 그리스의 배출높이를 용이하게 바꿀 수 있는 투명 호스로 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 베어링 하우징(24)으로부터 배출된 그리스나, 그리스에 혼입되는 수분 등을, 배관으로부터 배출되기 전, 바꿔말하면 배관을 통과중일지라도, 육안 관찰에 의해 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 수중 베어링(20)의 경년열화를 용이하게 판별할 수 있다.
또한, 베어링 하우징(24)은 수중의 접동부 열화 검지관(40)의 접속부로부터 대기 중으로 수직방향으로 연장되는 눈금판(51)을 마련하고 있다. 눈금판(51)에는 수중의 접동부 열화 검지관(40)의 접속부로터 눈금이 새겨져 있어, 대기 중에서 접속부로부터의 높이를 측정할 수 있다. 눈금판(51)에 접동부 열화 검지관(40)을 늘어서게 하여, 투명한 관 내부에 충전된 그리스의 위치를 측정할 수 있다.
그리스 충전시의 대기압과 그리스 압력관계에 대해 이하에 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이,
Pa : 수중 베어링 내의 그리스 압력,
Pb : 대기압,
Pc : 그리스의 펌프 압력,
Ph1 : 그리스 탱크와 수중 베어링의 접동부 열화 검지관(40)의 접속위치와의 차(그리스 기둥의 압력),
Ph2 : 접동부 열화 검지관의 대기개방 말단부와 수중 베어링의 접속위치와의 차(그리스 기둥(52)의 압력),
ΔPα: 수중 베어링 내의 압력(Pa) 측정부의 1차측 로스(배관 로스, 틈새의 로스 등),
ΔPβ: 수중 베어링 내의 압력(Pa) 측정부의 2차측 로스(배관 등),
ΔPγ: 실링부의 틈새로부터 그리스가 배출되는 로스로 한다.
압력(Pa)의 1차측 압력 밸런스(A)는
Pa = Pb + Pc + Ph1 - ΔPα ...... (식 1)
이 된다.
압력(Pa)의 2차측 압력 밸런스(B)는
Pa - ΔPγ = Pb + Ph2 -ΔPβ
Ph2 = Pa - Pb - ΔPγ + ΔPβ...... (식 2)
가 된다.
Ph2(2차측의 그리스 기둥(52))은 수중의 접동부 열화 검지관(40)의 접속부로부터 대기 중으로 수직방향으로 연장되는 눈금판(51)으로 검지관 중의 그리스의 수직높이를 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 접동부 열화 검지관(40)은 그리스의 마노메터로서 나타낼 수 있다.
또한, 접동부 열화 검지관(40)의 투명 파이프의 관 표면에 눈금을 표시하고, 그리스의 높이를 측정하여, 마모상태를 지표로서 나타낼 수도 있다.
상기 구성에 의한 본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템(10)의 작용에 대해 이하에 설명한다. 회전기기의 가동시에, 수중 베어링(20)에서는 슬리브를 구비한 회전축(2)이 베어링 하우징(24) 내의 베어링 메탈(26)과 면접촉하며 축지지되어, 소정 회전수로 회전한다. 이 때, 그리스 공급수단(30)에 의해 베어링 하우징(24) 내로 그리스가 공급된다. 그리스는 급지펌프(34)에 의해 소정 압력으로 공급되고 있다. 그리고, 베어링 하우징(24)의 하단으로부터 도입된 그리스는 슬리브와 베어링 메탈(26) 사이의 틈새를, 베어링 메탈(26)에 형성된 홈(50)을 따라 이동한다. 홈(50)은 베어링 메탈(26)에 회전축(2)의 외주를 따라 형성되며, 또한, 베어링 하우징(24)의 폐색면(23)으로부터 삽입구(22)쪽을 향해 형성되어 있다. 이 때문에, 베어링 하우징(24) 내에 공급된 그리스를 슬리브와 베어링 메탈(26)의 틈새 구석구석까지 이동시킬 수 있다. 베어링 하우징(24)의 상단까지 이동한 그리스는 베어링 하우징(24)의 삽입구(22)가 실링부(28)에 의해 폐색되어 있기 때문에, 접동부 열화 검지관(40)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 실링부(28)는 회전축(2)과 회전하면서 접촉하고 있는 부분이며, 그리스의 수중으로의 누출이 다소 발생하고 있다. 접동부 열화 검지관(40)을 통해 외부로 배출된 그리스는 가동 초기에 그리스만이 배출된다. 그리소, 소정의 가동시간을 경과하면, 실링부(28)의 마모가 진행된다. 그러면, 그리스의 상태, 그리스와 혼입되는 모래, 진흙 등의 고형물 때문에 실링부(28)가 마모로 인해 열화되므로, 실링부(28)를 통해 물이 베어링 하우징(24) 내로 침입하여 접동부 열화 검지관(40)으로부터 배출되게 되며, 또한 실링부(28)가 마모되면, 이 실링부(28)를 통해 그리스가 수중부로 누출됨으로 인해 접동부 열화 검지관(40)에는 그리스가 흐르지 않게 된다. 이와 같이 하여, 실링부(28)의 열화를 검지할 수 있다.
또한, 접동부 열화 검지관(40)의 타단에 제 1~제 3 분기관(44, 46, 48)을 배설한 경우, 베어링 하우징(24) 내의 급지(給脂)압력을 ΔP0으로 하고, 제 1 개폐밸브(45)까지의 배관의 압력손실을 ΔP1로 하며, 제 2 개폐밸브(47)까지의 배관의 압력손실을 ΔP2로 하고, 제 3 개폐밸브(49)까지의 배관의 압력손실을 ΔP3으로 하며, 본관(42)의 압력손실을 ΔP4로 한다. 그리고, 본관(42)의 압력손실(ΔP4)이 ΔP0≥ΔP4가 되도록 설정한다. 급유펌프(34)가 가동하여 베어링 하우징(24) 내의 급지압이 상승하며, ΔP4 이상이 되면 본관(42)(ΔP4)으로부터 그리스가 배출된다. 또한, 제 1~제 3 개폐밸브(45, 47, 49)는 닫혀 있다. ΔP0≤ΔP4가 되면, 본관(42)으로부터는 그리스가 배출되지 않게 되며, 이로부터도 하방의 제 3 개폐밸브(49)를 개방하여 그리스의 배출상태를 확인하다. 또한, 제 3 개폐밸브(49)로부터는 그리스가 배출되지 않게 되면, 이로부터도 하방의 제 2 개폐밸브(47)를 개방하여 그리스의 배출상태를 확인한다. 이와 같은 동작을 반복하여, 그리스의 배출 상태를 확인한다. 그리고, 배출된 그리스가 수분 등을 포함하고 있으면, 실링부(28)의 마모가 진행되고 있거나 또는 회전접동부의 마모가 진행되고 있다고 판단할 수 있다. 최종적으로, 가장 하방의 제 1 개폐밸브(45)로부터 그리스, 수분 등이 배출되지 않게 되면, 실링부(28), 회전접동부의 마모가 심하게 진행되어 그리스가 수중으로 배출되고 있다고 판단할 수 있다. 이로써, 수중 베어링(20)의 수리, 보수관리를 할 시기라고 판단할 수 있다.
또한, 베어링 하우징(24)은 수중의 접동부 열화 검지관(40)의 접속부로부터 대기 중으로 수직방향으로 연장되는 눈금판(51)을 마련하여도 좋다. 눈금판(51)에 접동부 열화 검지관(40)을 늘어서게 하여, 투명한 관 내부에 충전된 그리스의 위치를 측정함으로써, 마노메터로서 기능시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템에 따르면, 종래, 수중으로 배출하여 육안으로 관찰할 수 없었던 그리스를 육안으로 관찰할 수 있으므로, 그리스의 상태, 실링부의 열화/손상으로 인한 물이나 이물질의 혼입 등에 의해, 수중 베어링의 경년열화를 쉽게 검지할 수 있다.
본 발명은 특히, 예를 들면 수중에 배치되는 스크류 펌프 등의 회전기기의 베어링에 널리 적용할 수 있다.
1 : 스크류 펌프 2 : 회전축
3 : 임펠러 4 : 상부 베어링
5 : 수중 베어링 6 : 구동수단
8 : 급지공급배관 9 : 고무 실링
10 : 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템
20 : 수중 베어링 22 : 삽입구
23 : 폐색면 24 : 베어링 하우징
25 : 슬리브 26 : 베어링 메탈
28 : 실링부 30 : 그리스 공급수단
32 : 급지공급배관 34 : 급지(給脂)펌프
40 : 접동부 열화 검지관 42 : 본관
44 : 제 1 분기관 45 : 제 1 개폐밸브
46 : 제 2 분기관 47 : 제 2 개폐밸브
48 : 제 3 분기관 49 : 제 3 개폐밸브
50 : 홈 51 : 눈금판
52 : 그리스 기둥

Claims (6)

  1. 회전축을 수중에서 축지지하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에 접속하여 상기 회전축과의 틈새에 소정 압력으로 그리스를 공급하는 그리스 공급수단을 구비하는 수중 베어링의 상기 베어링 하우징에 배관의 일단을 접속하고 상기 배관의 타단의 개구를 육상에 배치하여 상기 베어링 하우징을 이동한 상기 그리스의 그리스 압력을 대기에 개방하여 상기 그리스 압력의 상태, 고형물의 혼입상태로부터 회전접동부 및 실링부의 열화를 검지가능한 접동부 열화 검지관을 구비한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리스 공급수단은 상기 베어링 하우징에 접속하는 급지(給脂)공급관을 구비하고, 상기 접동부 열화 검지관은 상기 베어링 하우징과의 접속구의 관경을 상기 급지공급관의 관경과 동등 이상으로 설정하고 있는 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징과 상기 회전축의 접동면에 형성한 베어링 메탈은 상기 회전축의 외주를 따라 홈이 형성되며, 상기 접동부 열화 검지관과 상기 베어링 하우징의 접속구는 상기 홈의 말단 상부와 일치시키고 있는 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접동부 열화 검지관은 관 내부를 육안으로 관찰가능한 투명 파이프, 또는 그리스의 배출 높이를 용이하게 바꿀 수 있는 투명 호스를 이용한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징은 수중의 상기 접동부 열화 검지관의 접속부로부터 대기 중으로 수직방향으로 연장되는 눈금판을 마련한 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접동부 열화 검지관은 본관으로부터 1개 이상 분기된 분기관에 개폐밸브를 형성하고, 상기 복수의 분기관은 수면으로부터의 높이 위치가 다른 것을 특징으로 하는 수중 베어링의 접동부 열화 검지시스템.
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