KR20000071536A - 자체 조정 온도 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체의 온도를 감지하기 위한 자체 조정 장치에 관한 것으로서, 변위에 영향을 받는 자체 조정 온도 감지 장치를 개선한 것이다. 말단부에 전기적 감지 요소를 구비한 긴 형상의 탐침은 나사 하우징을 관통하는 구멍 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 밀폐 연장 끼워맞춤부는 하우징과 탐침 사이에 제공되고 구멍 내에서 축방향으로만 이동될 수 있다. 정지부는 하우징의 하부벽과 탐침의 말단부 사이에서 탐침 상에 장착된다. 스프링은 탐침 둘레에서 감겨져 있고, 상기 하우징이 지지 부재로 나사 결합될 때 탐침을 본체와 접촉되도록 바이어스 작용을 한다.

Description

자체 조정 온도 감지 장치 {SELF ADJUSTING TEMPERATURE SENSOR}

원심 압축기들에서, 임펠러는 구동 축 상에 장착되고, 축은 전동 장치를 통해 작용되는 모터에 의해 고속으로 회전된다. 구동 축은 전형적으로 하나 이상의 롤러 베어링들 내에 지지된다. 베어링들의 과열(overheating)은 압축기 구동 트레인이 어떤 형태의 문제점을 갖고 있다는 것을 표시하고, 결국에는 그러한 문제점으로 인해 하나 이상의 구동 요소들이 손상될 수 있다. 따라서, 구동 시스템의 손상을 방지하거나 혹은 압축기의 교체 필요성을 알려주는 예방 조처가 확실히 취해질 수 있도록, 임펠러 구동 트레인 내의 지지 베어링들 중 적어도 하나의 온도를 감시하는 것이 바람직하다.

롤러 베어링들의 성능을 감시하기 위한 한 방법은 온도 탐침을 베어링의 외부 레이스와 직접 접촉하도록 설치하는 것이다. 전형적으로, 일부 탐침들은 그 길이가 고정적이므로, 부품들의 열변형 또는 기계적 진동이 발생되면 탐침과 베어링 사이에 접촉이 상실될 수도 있다. 자체 조정 온도 장치는 본 기술 분야에서 알려져 있으나, 그러한 장치들의 대부분은 비교적 복잡하고 설치가 어려우며 오정렬 문제 및 파손에 민감하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하는 자체 조정 온도 장치를 제공함으로써 냉각 시스템용 원심 압축기들을 개선하는 것이다.

도1은 종래 기술의 자체 조정 온도 감지 장치를 도시하는 측면도.

도2는 압축기 구동 트레인 내의 롤러 베어링의 온도를 감시하기 위한 본 발명의 장치를 이용하는 냉각 시스템에 관한 개략도.

도3은 본 발명의 개시 내용을 구체화하는 자체 조정 온도 감지 장치를 도시하는 측면도.

도4는 도2에 도시된 냉각 시스템에 사용되는 원심 압축기의 베어링 하우징 내에 장착된 본 발명의 개시 내용을 구현하는 온도 감지 장치를 도시하는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 자체 조정 온도 측정 장치

12 : 감지 장치

13 : 본체

18 : 하우징

37 : 홈

50 : 축

74 : 베어링

85 : 탐침

91 : 제1 정지부

96 : 제2 정지부

본 발명의 상기 및 기타 목적은, 탐침이 본체와 접촉될 때 탐침이 본체 온도를 표시하는 전기 출력 신호를 제공하도록, 말단부에 장착된 전기적 온도 감지 장치를 구비한 긴 형상의 탐침을 포함하는 자체 조정 온도 감지 장치에 의해 달성된다. 탐침은 하우징을 통한 개구 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 탐침이 개구의 축을 따라 왕복 이동만 할 수 있도록, 하우징 내의 탐침 및 개구 사이에는 밀폐 연장 끼워맞춤부가 제공된다. 하우징은 나사부를 포함하고 그 나사부에 의해 감시될 본체에 인접한 지지 부재 내에 나사식으로 장착될 수 있다. 제1 정지부는 하우징의 하부벽과 탐침의 말단부 사이에서 탐침에 장착되고, 탐침이 그 감시될 본체 위와 바이어스 접촉하도록 압축 스프링이 제1 정지부 및 하우징 사이에서 탐침 둘레에 감겨져 있다. 또한, 제2 정지부는 탐침의 근접 단부 및 하우징의 상부벽 사이에서 탐침에 장착되고, 탐침이 하우징으로부터 빠져나오는 것을 방지한다. 하우징이 지지부로부터 제거되는 경우에 스프링이 하우징에 대해 제2 정지부를 보유하도록 2개의 정지부들 사이에 공간이 형성된다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들이 보다 잘 이해되도록, 첨부 도면과 관련하여 설명된 다음의 상세한 설명이 참조된다.

먼저 도1을 참조하면, 종래 기술에서 사용되고 현재 알려진 자체 조정 온도 측정 장치(10)가 도시되어 있다. 그 장치는 긴 원통형 탐침(11)을 포함하고, 그 탐침은 본체(13)의 온도를 감지하도록 그 말단부에 장착된 전기 감지 장치(12)를 구비하고 감지된 온도를 하나 이상의 도입선(15)을 통해 전기적 출력 신호로 제공한다. 탐침은 하우징(18)을 관통한 개구(17) 내에 느슨하게 수용된다. 하우징의 전방 단부는 감지 장치가 사용 위치에 있을 때 고정 지지 부재(23) 내에 형성된 암형 나사부(21)와 결합하도록 구성된 수형 나사부(20)를 구비한다. 하우징의 상부는 하우징의 상부에 근접하게 끼워맞춤되고 베이오넷 커플링(26)에 의해 제위치에 고정된 컵형 캡(25)에 의해 밀폐된다. 캡의 상부 벽(27)은 탐침(29)의 근접 단부가 통과하는 개구(28)를 더 포함한다.

제1 환형 전방 정지부(30)는 그 말단부(32) 근처에서 탐침 상에 장착된다. 제2 환형 후방 정지부(31)는 또한 근접 단부 근처에서 탐침에 장착된다. 제2 정지부는 조립시에 캡 외부에 설치되고, 캡의 상부면(27)에 대해 접촉하여 정지될 수 있는 직경을 갖는다. 압축 스프링(34)은 탐침 둘레에 감겨져 있고, 스프링의 한 단부는 전방 정지부와 접촉하고 스프링의 반대 단부는 하우징 내의 개구를 통과하여 캡의 상부 벽의 내측면과 접촉한다. 조립시에, 캡이 제2 정지부에 대해 바이어스 접촉되도록 스프링은 탐침의 전방 정지부와 캡 사이의 부하 위치에 장착된다. 따라서, 스프링의 바이어스 작용에 의해 탐침이 하우징 내의 개구의 축을 따라 위치된다. 그렇지 않은 경우에, 탐침은 조립시에 지지되지 못한다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 탐침은 본체에 대해 접촉 배치될 때 그 전체 길이를 따라 충분히 지지되지 못하고 축을 벗어나 비스듬한 위치로 쉽게 이동될 수 있다. 이는 탐침의 잘못된 판독을 초래할 수 있고, 어떤 경우에는 하우징이 지지 부재로 나사 결합됨에 따라 탐침이 손상될 수도 있다. 또한, 탐침이 상대적으로 지지받지 못하기 때문에, 설치시에 탐침을 적절하게 정렬하는 것이 매우 어렵다. 도1에 도시된 바와 같이, 때때로 탐침의 설치시에 적절한 정렬이 용이하게 되도록 탐침이 삽입될 수 있는 홈 수용 본체에서 기계 가공된다. 그러나, 많은 경우에 그 수용 본체를 기계 가공할 수 없는 데, 그 이유는 부품을 손상시키지 않고 수용 본체에 접근하거나 기계 가공할 수 없기 때문이다. 또한, 감시될 수용체가 설치된 후에 탐침의 바람직하지 못한 오정렬을 야기할 수 있는 기계적 열적 변위가 발생될 수도 있다는 점도 주지하여야 한다. 탐침이 상대적으로 지지되지 못하므로, 열적 또는 기계적 스트레스가 완화된 후에 탐침은 그 원래 위치로 복귀되지 않는다. 또 여기서, 부적절하게 정렬된 탐침은 온도와 관련된 잘못된 판독치들을 내놓을 수 있고 더 쉽게 손상될 수 있다. 마지막으로, 조립시 탐침을 정렬하여 보유하는 유일한 요소는 스프링이므로, 스프링은 통상 상대적으로 고강도이어야 하고, 이는 탐침의 이동을 어렵게 만든다.

도2에는 냉각 시스템이 도시되어 있다. 냉각 시스템(40)은 고온 및 고압의 냉매 증기를 원심 압축기(43)의 방출측으로부터 방출 라인(42)을 경유하여 수용하는 응축기(41)를 포함한다. 응축기 내에서 냉매로부터 냉각제로 에너지가 방출되어, 냉매는 증기에서 액체로 환원된다. 그 다음에, 응축된 냉매는 냉매 라인(45)에 의해 시스템 증발기(44)로 통과된다. 냉매를 저온 및 저압으로 교축하는 교축 밸브와 같은 팽창 장치(47)는 냉매 라인 내에 포함된다.

증발기에서, 저온 냉매는 냉각될 물질로부터 열을 흡수하고, 증발 과정에서 발생된 증기는 공급 라인(49)을 통해 압축기의 입구(48)로 전달됨으로써 냉매가 시스템을 통해 다시 재순환될 수 있다.

원심 압축기(43)의 임펠러(도시안됨)는 구동 축(50)에 대해 회전하도록 장착된다. 차례로, 구동 축은 모터 축(55)을 통해 모터(53)에 의해 동작되는 전동 장치(52)에 연결된다. 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 압축기 케이싱(57)은 구동 축(50)을 회전 가능하게 지지하는 롤러 베어링을 수용하는 베어링 블록(60)을 포함한다. 전술한 대로, 이러한 형태의 구동 시스템에서는 구동 유니트가 적절하게 조작되는 지 여부를 확실하게 하기 위해 구동 트레인 베어링들의 적어도 하나의 온도를 감시하는 것이 매우 바람직하다. 베어링이 과열되기 시작하는 경우에는, 압축기와 그 관련 구동 시스템이 손상되는 것을 방지하기 위해 비교적 단시간의 주기 내에서 올바른 조치가 취해져야 한다. 아래에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 개시 내용을 구체화한 온도 감지 장치는 압축기의 베어링 블록 내에 장착되고 실제 베어링 온도에 관한 전기 신호를 전송 라인(64)에 의해 제어기(63)로 전송하도록 구성된다. 제어기는 과열 베어링이 검출되는 경우에 압축기를 중단시키도록 프로그램된다.

도3 및 도4를 참조하면, 본 발명의 개시 내용을 구현한 온도 감지 장치(70)가 도시된다. 감지 장치는 전술한 형태의 냉각 시스템의 압축기 내에 이상적으로 설치된다. 감지 장치는 롤러 베어링(74)의 외부 레이스(73)에 인접한 베어링 블록(60) 내에 형성된 구멍(71) 내에 장착될 수 있고, 그 롤러 베어링은 베어링 블록 내에서 회전되도록 축받이되어 있다. 본 발명의 전술한 실시예에서 베어링 블록이 압축기 케이싱의 일부분으로서 도시되었지만, 베어링 블록은 압축기 구동 시스템의 일부분을 형성하는 전동 장치 케이스(52) 내에 위치할 수 있다. 구동 축(50)은 베어링 내에서 회전 가능하게 지지되고, 그로써 베어링은 축의 고속 회전으로 발생된 열적 및 기계적 힘으로 인해 그 위치가 이동될 수 있다. 결과적으로, 전술한 것과 유사한 종래 기술의 탐침들은 설치시에 또는 이러한 힘들에 의해 야기된 치수 변화들에 맞추려고 할 때 오정렬되거나 손상될 수 있다.

본 발명이 롤러 베어링의 온도 감지에 대해 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 본 발명이 더 넓은 분야에 적용될 수 있고 역학적 또는 고온 작동 상태하에서 외부력에 쉽게 영향을 받아 변위가 유발되는 임의의 형태의 부품에 관한 온도 데이터를 정확하게 제공하는데 이용될 수 있음을 명백히 알 수 있다.

도3을 참조하면, 본 발명의 장치는 베어링 블록(60)의 본체(83) 내에 형성된 암나사 가공 구멍(82)과 결합하는 나사부(81)를 구비한 하우징(80)을 포함한다. 그 구멍은 냉매 압축기(45)(도2)의 축(50)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(74)의 외부 레이스(73)의 바로 위에 설치된다. 원통형의 긴 탐침(85)은 하우징을 축방향으로 관통하는 구멍(86) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 탐침이 하우징 내에서 축방향으로만 이동될 수 있도록, 탐침과 구멍(86)의 내측벽 사이에는 밀폐 연장 끼워맞춤부가 제공된다. 탐침은 그 말단부 팁(87)이 베어링 외부 레이스의 표면 위에 접촉될 수 있는 충분한 길이를 갖는다. 하우징은 하우징이 베어링 블록으로 용이하게 나사 결합되도록 그 상부 단부에 육각형 헤드(88)를 포함한다. 탐침 본체가 원통 형상일지라도, 탐침 본체는 탐침이 하우징 내에서 오정렬되지 않도록 하우징 개구 내측의 밀폐 연장 끼워맞춤부를 보장하는 어떠한 형태로도 될 수 있다.

전자식 열 감지 장치(89)는 탐침의 말단부 팁에 장착되고, 전기 도입선(64)은 탐침을 통해 상향으로 이어져서 그 말단부로부터 빠져 나온다. 도2에 도시된 바와 같이, 감지 장치 도입선들은 프로세서(63)와 연결되고, 그 프로세서는 온도 관련 데이터를 분석하고 과열 상태가 검출되는 경우에 필요한 보정 동작을 개시하는데 사용될 수 있는 출력 신호를 제공하도록 구성된다.

제1 정지부(91)는 하우징의 하부벽(93)과 탐침의 말단부 팁(87) 사이의 탐침에 고정되어 있다. 코일 압축 스프링(92)은 탐침을 둘러싸고, 하우징이 베어링 블록으로 나사 결합될 때 베어링의 외부 레이스에 대해 탐침의 팁이 접촉되도록 하우징과 정지부 사이에서 상호 작용하도록 구성된다. 스프링은 종래 기술 장치에서 사용되던 스프링에서 요구된 위치 또는 정렬 기능을 수행할 필요가 없으므로, 상대적으로 연성인 스프링이 사용될 수 있고 베어링의 위치 변화에 대해 탐침이 보다 용이하게 순응할 수 있다.

명백한 바와 같이, 탐침은 하우징의 축을 따라 왕복 이동만 할 수 있고, 베어링의 위치가 이동하거나 변위되는 경우에 오정렬이 발생될 수 없다. 또한, 종래 기술의 장치와 비교할 때 감지 장치의 전체 길이를 크게 줄일 수 있다. 또한, 감지된 표면이 불규칙하거나 탐침의 축에 대해 정확하게 수직을 이루지 않는 경우에 감지 장치 탐침이 계속 정렬된 상태로 있게 된다. 하우징 내에 제공된 구멍의 축방향 길이는 조립시에 탐침을 적절히 지지하고 외부의 열적 및 기계적 힘들로 인한 탐침의 오정렬을 방지하도록 탐침 직경의 약 2배가 되어야 한다.

또한, 제2 정지부(96)는 하우징의 상부벽(97)에 인접한 감지 장치 하우징의 탐침 외부에 고정된다. 감지 장치가 장착되는 베어링 블록 또는 다른 지지체로부터 감지 장치가 제거될 때 제2 정지부는 하우징이 탐침의 근접 단부 상을 통과하는 것을 방지한다. 실지로, 정지부들은 탐침의 생크 내에 형성된 홈들 또는 리세스들 내에 장착된 C형 클램프들일 수 있다. 정지부들 사이의 공간은 양호하게는 하우징의 상부벽이 제2 정지부에 대해 위치할 때 대체로 하우징과 제1 정지부 사이의 부하 상태로 보유되도록 한다. 이러한 방식으로, 하우징이 베어링 블록(60)과 같은 지지 부재로부터 제거될 때 감지 장치의 구성 부품들이 분리되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자체 조정 온도 감지 장치는 외부의 열적 및 기계적 힘들로 인한 탐침의 오정렬을 방지하도록 구성됨으로써 종래 기술보다 더욱 정확하게 온도 데이터를 제공할 수 있다.

Claims (17)

1. 본체의 온도를 감지하기 위한 장치에 있어서,

   말단부에 본체와 접촉하기 위한 감지 요소를 구비하고 감지된 온도를 표시하는 출력 신호를 제공하는 긴 형상의 탐침과,

   상기 탐침을 미끄럼 가능하게 수용하도록 축방향으로 관통하는 개구를 구비하고, 상기 탐침이 상기 개구의 축을 따라 왕복 이동만 할 수 있도록 상기 탐침과 상기 개구 사이에 밀폐 연장 끼워맞춤부를 제공하는 하우징과,

   탐침의 말단부와 하우징의 전방벽 사이에서 상기 탐침 상에 장착된 제1 정지부와,

   탐침의 말단부를 압착하여 본체와 접촉시키기 위해 제1 정지부와 하우징의 전방벽 사이에서 작용하는 스프링을

   포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스프링은 탐침 둘레로 감겨진 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
3. 제2항에 있어서, 탐침이 하우징 내의 상기 개구를 통해 이동되지 않도록 탐침의 근접 단부와 하우징의 상부벽 사이에서 상기 탐침 상에 장착된 제2 정지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
4. 제3항에 있어서, 제1 정지부 및 제2 정지부 사이에 공간은 상기 하우징의 상부벽이 상기 제2 정지부와 접촉할 때 스프링이 제1 정지부와 하우징 사이에서 부하 상태로 보유되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 지지 부재로 나사 결합될 수 있는 나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 하우징은 하우징이 지지 부재로 용이하게 나사 결합되도록 육각형 헤드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
7. 제1항에 있어서, 탐침의 말단부가 둥글게 형성된 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
8. 제1항에 있어서, 탐침은 원통형 부재이고, 상기 하우징 내의 개구의 축방향 길이는 탐침 직경의 약 2배인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
9. 냉각 압축기 내의 온도를 감지하기 위한 장치에 있어서,

   냉각 압축기의 구동 시스템 내에 위치한 베어링 블록과,

   압축기 구동 축을 회전 가능하게 지지하도록 상기 베어링 블록 내에 장착된 베어링과,

   상기 베어링의 외부 레이스 상에 접촉될 수 있는 감지 요소를 말단부에 구비하고 상기 베어링의 온도를 표시하는 출력 신호를 제공하는 긴 형상의 탐침과,

   상기 베어링 블록 내에 형성된 수용 구멍 내에 장착되고, 상기 탐침을 미끄럼 가능하게 수용하도록 축방향으로 관통하는 개구를 구비하고, 탐침이 상기 하우징 내에서 축방향으로만 이동될 수 있도록 상기 탐침과 개구의 내벽 사이에 밀폐 연장 끼워맞춤부를 제공하는 하우징과,

   탐침의 말단부와 하우징의 하부벽 사이에서 상기 탐침 상에 장착된 제1 정지부와,

   탐침의 말단부를 압착하여 베어링과 바이어스 접촉시키기 위해 제1 정지부와 하우징의 전방벽 사이에서 작용하는 스프링을

   포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 스프링은 탐침 둘레로 감겨진 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 하우징은 상기 베어링 블록의 구멍 내의 나사부와 결합하도록 배치된 나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 감지 장치 하우징은 상기 구멍으로 용이하게 나사 결합되도록 육각형 헤드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 탐침은 원통형 부재이고, 상기 하우징 내의 개구의 축방향 길이는 탐침 직경의 약 2배인 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 탐침의 말단부 팁은 둥글게 형성된 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
15. 제9항에 있어서, 상기 베어링 블록은 압축기 케이싱 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
16. 제9항에 있어서, 상기 베어링 블록은 압축기와 작동식으로 결합된 전동 장치 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.
17. 제9항에 있어서, 감지 요소를 프로세서와 연결하도록 삼기 탐침의 근접 단부로부터 빠져나온 전기 도입선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 감지 장치.