KR101722771B1 - 진동센서 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 전통적인 기계식 속도센서의 방식인 자석과 전선 코일 및 스프링 구조에서 구조적 변경을 하여, 스프링을 사용하지 않은 구조적 변경에 있다. 자석의 상하운동을 스프링의 탄성을 이용하지 아니하고 자석의 반발력을 이용하여 구동 가능한 속도센서의 발명에 있다. 또한, 스프링을 사용한 속도센서에서 오는 스프링의 사용 한계와 스프링의 열화와 같은 문제점에서 오는 문제를 해결하고자 영구자석을 이용하여 스프링의 한계를 극복하고자 발명된 구조이다. 자석의 재질은 고온에서도 사용이 가능한 알리코 계열의 자석을 사용하여 고온에서도 사용이 가능한 속도센서의 발명에 있다.
일반적으로 발전소와 같은 산업현장에 구비된 설비(고온의 상황)에서 속도센서를 사용하게 되는데 스프링 구조의 가동 코일형 속도센서에서 오는 문제를 해결하고자 한다. 500도 이상에서 사용되는 가동 코일형 속도센서는 스프링의 사용 한계와 열화와 같은 문제에 부딪히게 된다. 여기서 가동 코일형 속도센서의 오작동을 일으켜 정확한 진동을 검출하지 못하는 경우가 있다. 이 문제를 해결하고자 스프링 구조가 아닌 자석의 반발력을 이용한 구조를 발명하게 되었다. 더불어 500도 이상의 고온에서도 사용이 가능한 속도센서를 제작하고자 사용온도가 500도 이상인 알리코 계열의 자석을 이용하여 500도 이상의 산업현장에서도 사용 가능한 속도센서의 발명에 있다.
현재의 속도센서에서는 500도 이상의 고온에서 사용하려면 특수 제작된 고가의 가동 코일형 속도센서를 사용하여야 한다. 본 발명에서는 구조적으로 단순하며 비용 면에서 기존의 속도센서에 비해 저렴한 속도센서를 발명하여 기존의 가동 코일형 속도센서를 대체 하고자 한다.

Description

진동센서 {A Vibration Sensor}

본 발명은 고온에서 사용되는 속도센서의 구조를 변경한 구조적 재해석의 발명이다. 구체적으로 기존의 가동 코일형 속도센서의 경우는 자석의 상하 운동을 스프링 탄성을 이용하여 왔으나 본 발명은 자석의 반발력을 이용한 자석의 상하 운동을 제어하는데 중점을 두고 있다.

기계 상태 감시에는 두 가지 형식의 속도센서가 사용된다. 자석과 전선 코일로 구성되어 있는 전통적인 기계식 속도센서, 압전소자로 이루어진 가속도 탐지기와 속도에 비례하는 출력을 만들어 내기 위해 적분기로 구성되어 있는 속도센서의 두 가지 형식이 있다.

본 발명에서는 전통적인 기계식 속도센서의 방식인 자석과 전선 코일 및 스프링 구조에서 구조적 변경을 하여, 스프링을 사용하지 않은 구조적 변경에 있다. 자석의 상하운동을 스프링의 탄성을 이용하지 아니하고 자석의 반발력을 이용하여 구동 가능한 속도센서의 발명에 있다. 또한, 스프링을 사용한 속도센서에서 오는 스프링의 사용 한계와 스프링의 열화와 같은 문제점에서 오는 문제를 해결하고자 영구자석을 이용하여 스프링의 한계를 극복하고자 발명된 구조이다. 자석의 재질은 고온에서도 사용이 가능한 알리코 계열의 자석을 사용하여 고온에서도 사용이 가능한 속도센서의 발명에 있다.

일반적으로 발전소와 같은 산업현장에 구비된 설비(고온의 상황)에서 속도센서를 사용하게 되는데 스프링 구조의 가동 코일형 속도센서에서 오는 문제를 해결하고자 한다. 500도 이상에서 사용되는 가동 코일형 속도센서는 스프링의 사용 한계와 열화와 같은 문제에 부딪히게 된다. 여기서 가동 코일형 속도센서의 오작동을 일으켜 정확한 진동을 검출하지 못하는 경우가 있다. 이 문제를 해결하고자 스프링 구조가 아닌 자석의 반발력을 이용한 구조를 발명하게 되었다. 더불어 500도 이상의 고온에서도 사용이 가능한 속도센서를 제작하고자 사용온도가 500도 이상인 알리코 계열의 자석을 이용하여 500도 이상의 산업현장에서도 사용 가능한 속도센서의 발명에 있다.

현재의 속도센서에서는 500도 이상의 고온에서 사용하려면 특수 제작된 고가의 가동 코일형 속도센서를 사용하여야 한다. 본 발명에서는 구조적으로 단순하며 비용 면에서 기존의 속도센서에 비해 저렴한 속도센서를 발명하여 기존의 가동 코일형 속도센서를 대체 하고자 한다.

본 발명은 500도 이상에서 사용 가능한 영구자석의 종류인 알리코 계열의 자석을 이용하여 속도센서의 개발을 통해 500도 이상에서 사용 가능한 속도센서를 개발하는데 중점을 두고 있다.
위와 같은 해결 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동센서는, 500도 이상의 산업현장에서도 사용 가능한 진동센서로서, 케이스(6)와, 상기 케이스(6)의 상, 하부에 각각 고정 설치되는 한 쌍의 고정 자석(4)과, 상기 한 쌍의 고정 자석(4) 사이에 설치된 가이드 기둥(5)을 따라 상기 한 쌍의 고정 자석(4) 사이에 위치하고, 상기 한 쌍의 고정 자석(4)과의 반발력에 의하여 상하방향으로 이동 가능하게 지지되는 이동 자석(3)과, 상기 한 쌍의 고정 자석(4) 및 상기 이동 자석(3)을 모두 둘러싸도록 상기 케이스(6) 내에 고정되는 중공형 코일(2)을 포함하고, 상기 한 쌍의 고정 자석(4) 및 상기 이동 자석(3)은 알리코 계열의 자석으로 제조된다.

본 발명에 따른 고온용 속도센서를 산업현장에 설치 시, 가동 코일형 속도센서의 오작동을 사전에 방지할 수 있고, 속도센서의 사용 수명 연장 및 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

대표도는 본 발명에서 고안한 마그네틱의 댐퍼를 이용한 속도센서의 내부 구조를 나타낸다.
도 1은 기존의 가동 코일형 속도센서의 내부 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명에서 고안한 스프링을 사용하지 않고 자석의 반발력을 이용하여 자석의 상하운동 구조를 가진 고안된 속도센서의 내부 구조를 나타낸다.

본 발명에서 고안한 속도센서의 구조는 도 2와 같다. 속도센서에서 전압 출력의 중요한 요소인 코일을 감기 위한 보빈(1)이 있으며, 이 보빈(1)에 코일(2)이 감기는 구조이다. 자석을 고정 및 가이드하는 가이드 기둥(5)에 고정 자석(4)이 상부와 하부에 위치하게 된다. 중앙부에는 이동 자석(운동원, 3)이 위치하게 되는데 본 발명에서 고안한 구조이다.

'도체가 자장을 통과할 때나 자장이 도체를 지날 때 도체에 전압이 유기된다.' 라는 물리적인 법칙에 따르며 발생된 전압의 크기는 1. 코일내의 도체 길이, 2. 자장의 강도, 3. 자장이 도체를 통과할 때 자장의 속도에 따라 다르다. 본 발명에서는 자장과 도체의 길이가 고정되어 있으므로 코일에서 발생하는 전압의 크기는 코일(2)과 자석(운동원, 3)간의 상대속도에 비례하여 전압이 발생된다.

기존의 가동 코일형 속도센서는 Case에 스프링으로 견고하게 부착된 영구자석이 진동 운동을 한다. 코일로 구성된 질량(도체)은 낮은 고유진동수를 가지는 스프링에 의해 지지된다. 이 고유 진동수 이상에서는 코일은 관성 기준 즉 대지에 관하여 정지 상태에 있어 지진(Seismic)이란 말이 첨가되었다. 이런 상태하에서 자장과 코일이 감긴 도체간의 상대 운동은 공간의 고정점에 대한 부품의 운동과 같다. 그리고 진동에 의해 발생된 전압은 상대 운동의 속도에 비례한다. 진동체의 속도가 변화면 발생되는 전압도 비례하여 변한다.

1 : 보빈
2 : 코일
3 : 이동 자석
4 : 고정 자석
5 : 가이드 기둥

Claims (1)

1. 500도 이상의 산업현장에서도 사용 가능한 진동센서로서,
   케이스(6)와,
   상기 케이스(6)의 상, 하부에 각각 고정 설치되는 한 쌍의 고정 자석(4)과,
   상기 한 쌍의 고정 자석(4) 사이에 설치된 가이드 기둥(5)을 따라 상기 한 쌍의 고정 자석(4) 사이에 위치하고, 상기 한 쌍의 고정 자석(4)과의 반발력에 의하여 상하방향으로 이동 가능하게 지지되는 이동 자석(3)과,
   상기 한 쌍의 고정 자석(4) 및 상기 이동 자석(3)을 모두 둘러싸도록 상기 케이스(6) 내에 고정되는 중공형 코일(2)을 포함하고,
   상기 한 쌍의 고정 자석(4) 및 상기 이동 자석(3)은 알리코 계열의 자석으로 제조되는, 진동 센서.

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