KR20070094602A - 베어링 추력 모니터링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전체(22)를 회전가능하게 지지하는 롤러(34, 36)용 지지 베어링(52, 56)의 경사를 측정가능하게 탐지하는 베어링 추력 모니터링 방법과 장치에 관한 것이다. 지지 베어링의 경사를 탐지하도록 된 경사 측정기(75, 77)는 지지 베어링(52, 56)에 연결되고, 상기 경사는 제1 베어링 위치와 회전체(22)에 대한 축방향의 추력에 의하여 초래되는 결과적인 제2 베어링 위치 사이의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의된다. 경사가 탐지되면, 지지 베어링(52, 56)의 베어링 방향은 지지 베어링(52, 56)을 제1 베어링 위치로 복귀시키도록 조정될 수 있다.

Description

베어링 추력 모니터링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BEARING THRUST MONITORING}

본 발명은 베어링 추력 모니터링 장치와, 그리고 회전체(rotary body), 특히 가열된 회전고온로(kiln)와 같은 대형 회전체를 지지하기 위한 베어링을 정렬시키는 방법에 관한 것이다.

대형의 회전 실린더는 경제적으로 중요한 많은 공정을 수행하는데 사용된다. 이러한 이축(耳軸; trunnion) 지지되는 회전 장치는 통상적으로 수백 피트의 길이까지 매우 길고, 튜브의 길이를 따라 이격된 환형의 타이어로 지지되는 스틸 튜브를 포함한다. 각각의 타이어는 한쌍의 대향 배치된 롤러에 구비되며, 다시 콘크리트 받침대(pier) 또는 패드에 장착될 수 있다. 상기 스틸 튜브는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전되며, 튜브를 감싸는 타이어와 롤러의 접촉에 의하여 회전하도록 지지된다. 상기 롤러는 롤러 지지 베어링에 의하여 받침대나 패드에 지지된다. 이들 베어링은 통상적으로 대형 장비용 슬리브 베어링과 소형 장비용의 윤활 베어링이다.

롤러 지지 베어링, 롤러 및 타이어의 마모나 찢김 및 장치의 여러 부품의 회전 장치가 장착된 받침대나 패드의 가능한 이동을 포함한 변형 등으로 인하여, 롤러는 정렬된 상태에서 벗어날 수 있으며, 이로 인하여 장치가 변화된 위치의 다른 회전축을 중심으로 회전하게 되는 문제가 발생한다. 타이어나 롤러 또는 이들 모두를 교체하는 비용이 비교적 크기 때문에, 이러한 회전 장치의 작동에 대한 주요 관심사는 롤러 표면과 지지 타이어 사이의 적절한 정렬을 유지하여서 각각의 표면의 불균일한 마모와 베어링의 과하중을 방지하도록 하는 것이다. 이러한 두 요소가 적절한 배치로 유지되면, 타이어와 롤러 및 베어링의 장기간의 수명도 기대할 수 있다.

이러한 회전장치는 통상적으로 튜브가 재료의 유동을 용이하게 하기 위하여 수평에 대하여 약간 경사지게 구성되는 점에서 정렬 관계가 복잡하다. 따라서, 튜브는 운전중에 제공될 수 있는 축방향의 하중과 함께 중력으로 인하여 축방향의 힘을 발휘하므로, 튜브가 롤러에서 지속적으로 구동하도록 하기 위하여 중력에 대한 반작용이 필요할 때마다 롤러와 그에 관련된 롤러 지지 베어링에 축방향의 추력 하중이 존재하게 한다. 튜브와 롤러 지지 베어링 사이에 적절한 정렬을 유지하기 위하여, 주기적으로 미리 육안 검사나 정밀한 정렬 검사장치로 정렬 상태를 검사하여 롤러의 축방향 위치가 최적 상태에 있는지를 확인하여야 한다.

그러나, 이러한 검사는 결코 충분히 정확할 수가 없으며, 롤러가 축방향으로 요구되는 위치, 즉 튜브의 축과 거의 평행한 위치로 이동될 때까지 점진적으로 롤러의 경사를 조정하여야 한다. 이러한 목적으로 슬리브 베어링장치는 롤러와 축 조 립체의 축방향 이동이 거의 6 mm 정도로 되도록 구성된다. 이런 방법에서, 경사 조정은 축방향의 이동이 경사 중립 위치와 교차되게 한다.

그러나, 이런 방법은 윤활 베어링을 채용하는 경우에는 부적당하며, 그 이유는 윤활 베어링이 수축 또는 다른 기계적인 수단에 의하여 롤러 축에 고정되어야 하기 때문이다. 베어링과 축 사이의 물리적 축방향 이동은 허용되지 않는다. 경사 조정의 크기는 롤러의 크기에 관계없이, 그 직경이 10 피트나 되어도 롤러가 0.1 mm 정도 축방향 이동을 하게 하기 때문에, 튜브의 회전축이 결코 그 정도의 정밀도로 물리적으로 설정될 수 없으므로 경사 측정이 전혀 불가능하다. 윤활 베어링은 설계상 그러한 축방향 이동이 허용되지 않기 때문에, 검사를 비교적 자주 해야 하며, 대부분의 경우 운전자에 의하여 신뢰할 수 없이 수행되어서 검사에 대한 평가가 매우 어렵고 주관적이다.

본 발명은 회전체에 축방향의 추력 하중이 작용될 때 롤러로 지지되는 회전체용 베어링이 경사지는 것의 인식으로부터 출발한다.

본 발명의 일면에 따라, 본 발명은 회전체를 지지하도록 구성된 롤러용 베어링을 정렬시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 베어링의 경사를 탐지하고, 여기서 경사는 제1 베어링 위치와, 회전체에 대한 축방향의 추력 하중에 의하여 초래되는 제2 베어링 위치 사이의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의되며, 그리고 베어링을 제1 베어링 위치로 복귀시키도록 베어링의 방향을 조정하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 본 발명은 지지 베어링의 경사의 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하여, 지지 베어링에서 회전가능하게 지지되는 롤러에 장착된 회전체에 작용하는 축방향의 힘을 탐지하는 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 본 발명은 베어링 추력 모니터링 장치를 제공한다. 본 발명의 베어링 추력 모니터링 장치는 롤러와, 그 롤러를 회전가능하게 지지하고 베어링 회전 축을 갖는 지지 베어링과, 롤러와 베어링에 대하여 회전체의 축을 따라 회전하도록 롤러에 장착된 회전체 및 지지 베어링의 경사를 탐지하도록 되고 지지 베어링에 연결된 탐지장치를 포함하여 구성된다.

이와 관련하여, 상기 경사는 제1 베어링 위치와 회전체에서의 축방향의 추력 하중에 의하여 초래되는 제2 베어링 위치 사이의 지지 베어링의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명되며, 동일한 구조나 특징은 여러 도면에서 동일한 부호를 병기하였다.

도 1은 통상적인 회전 드럼장치의 일부분의 개략적인 측면도이다.

도 2는 회전 드럼의 타이어용의 한 쌍의 대향된 롤러와, 그에 관련된 롤러 지지 베어링을 보여주는 부분 사시도이다.

도 3은 회전 드럼의 회전 튜브의 타이어와 롤러 사이의 관계를 보여주는 부분 사시도이다.

도 4는 회전 드럼의 롤러의 경사 방향을 모니터링하기 위한 컴퓨터 모니터링장치의 개략적인 구성도이다.

도 5는 회전 튜브와, 도면의 간략화를 위하여 도시되지 않은 관련된 타이어를 구비한 회전 드럼용 롤러장치의 부분 평면도이다.

상기한 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 보여주고 있지만, 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같은 다른 실시예도 고려될 수 있다. 모든 경우에, 본 명세서 기재는 한정적인 의미가 아니라 예시적인 목적으로 설명된 것이다. 많은 다른 변경 및 실시예가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 이 기술 분야의 숙련자들에 의하여 실시될 수 있을 것이다.

직경에 대한 길이 비율이 큰 경사진 회전 드럼(10)은 받침대(12, 14, 16, 18) 위에 회전가능하게 장착되어 있다. 회전 드럼(10)은 회전가능한 셀 또는 튜브(22)를 구비한다. 각각의 받침대에 인접하여 튜브(22)는 원주 방향의 베어링면(26)을 형성하는 타이어(24)를 구비하며, 상기 베어링면은 튜브(22)의 종축(28)에 동일 축으로 되어 있고 원통형이다. 각각의 타이어(24)의 베어링면(26)은 한 쌍의 롤러조립체(30, 32)에 의하여 지지된다. 롤러 조립체(30, 32)는 튜브(22)의 길이를 따라 쌍으로 배치 정렬되고, 튜브(22)를 지지하도록 구성되어 있으며, 동일하게 형성되어 있다. 각각의 롤러 조립체(30, 32)는 원통형 롤러(34, 36)를 구비하고, 각각의 롤러는 원주방향의 베어링면(38, 40)을 각각 가지며, 상기 베어링면은 각각의 타이어(24)의 베어링면(26)과 맞물려 지지된다.

각각의 롤러(34, 36)는 상부측 롤러 축 연장부와(도 3의 롤러(34)용 축 연장부(42) 참조) 하부측 축 연장부(도 2의 롤러(34, 36)용 축 연장부(46, 48) 참조)를 구비한다. 본 명세서에서 사용된 "상류측"과 "하류측"의 방향성은 회전체를 관통하는 재료의 흐름 방향에 관련한 것이다. 상기 축 연장부는 베어링에 의하여 회전가능하게 지지된다.

도 3에는, 롤러(34)의 각각의 축 연장부(42, 46)용 베어링(50, 52)이 도시되어 있다. 도 2에는 롤러(34)의 축 연장부용 베어링(52, 54)이 도시되어 있다. 그러한 베어링은 예를 들어 슬리브 베어링이나 윤활 베어링, 구형 롤러 베어링으로 이루어질 수 있다. 각각의 베어링은 기본적으로 각각의 롤러용 한 쌍의 베어링중 하나를 구성한다. 윤활 베어링의 경우에, 쌍을 이루는 베어링중 하나는 고정링을 구비하며, 다른 베어링은 자유로운 상태의 베어링이 된다.

베어링은 고정 볼트(61)나 다른 적당한 고정수단에 의하여 기부(base)(60)에 적어도 축방향 이동에 대하여 고정되게 장착된다. 상기 기부(60)는 통상 서로 용접된 H형 단면 스틸 채널로 된 스틸 프레임으로 형성된다. 상기 기부(60)는 받침대 12, 14, 16 또는 18과 같은 받침대 형태로 될 수도 있는 기초부(foundation)(62) 또는 기초 패드에 고정된다. 상기 기초부(62)는 통상적으로 콘크리트로 형성되고, 기부(60)는 도면에 도시되지 않은 볼트와 같은 고정구로 기초부에 고정되거나 기초부(62) 자체의 콘크리트 속에 기부(60)를 형성함으로써 고정될 수 있다.

상기 베어링 50, 52, 56과 같은 베어링은 기부(60)에 고정되는 한편, 베어링 조립체(30)용 조정 스크류(64, 66)(도 3은 화살표 S1 및 S2로 기울기 조정을 예시하고 있다)와 베어링 조립체(32)용 조정 스크류(68, 70)(도 2)와 같은 조정 스크류에 의하여 기울기 조정이 가능하게 될 수 있다. 상기 조정 스크류는 타이어(24)의 축에 대하여 롤러(34, 36) 각각의 축의 기울기 조정을 가능하게 하며, 이 기술분야에서 그 형태와 구조가 알려져 있다. 그러한 기울기 조정은 기부(60)에 대하여 롤러의 축에 횡방향으로 베어링이 슬라이드될 수 있을 정도로 고정 볼트(61)를 푼 상태로, 장비가 회전중에도 수행될 수 있다. 일부 베어링은 고정 볼트에 의하여 기부에 장착되지 않지만, 키(key)에 의하여 기부에 대하여 축방향 이동이 방지된다.

본 명세서에서는 회전고온로에 대하여 설명되고 도시되어 있지만, 본 발명은 이축 롤러에서 지지되는 어떠한 회전체에도 적용될 수 있다. 그러한 회전체는 예를 들어 회전고온로, 회전 냉각기, 회전 건조기, 회전로(furnaces), 회전 반응기, 회전 필터, 콩 상태 조절기, 회전 재(ash) 실린더, 분쇄기 동체 베어링면, 도료 제거기(delacquerers), 세탁기, 박피 드럼, 조립기(pelletizers), 석탄 분쇄기, 과립기(granulators), 소각기 및 교반 드럼 등을 포함할 수 있다.

본 발명은 두 개의 롤러(롤러 조립체(30, 32)와 같은)에 의하여 지지되는 회전축(회전고온로(10)의 회전 튜브(22)와 같은)의 축방향 하중의 존재를 탐지하는 간편한 수단을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명은 기존의 롤러 조립체와 그와 관련된 예를 들어 슬리브 베어링이나 윤활 베어링과 같은 어떤 형태의 베어링에도 범용적으로 적용될 수 있는 외부 부가형이고, 베어링의 변경을 필요로 하지 않는다.

본 발명의 일면에 따른 방법은 제1 베어링 위치와 회전체에 대한 축방향의 추력 하중에 의하여 야기되는 제2 베어링 위치 사이에서의 베어링 방향의 각도 편차로 정의되는 상대적인 기울기를 탐지하는 방법이다. 다시 말하자면, 본 발명의 방법은 회전체용 지지 베어링의 기울기 변화를 모니터링한다.

롤러용의 통상적인 슬리브 베어링 장치는 중립 위치를 결정하도록 6 mm 정도의 롤러의 축방향 이동을 허용한다. 이들 롤러는 흔히 회전체에 대한 중력에 대한 반작용으로 기울어질 것이 요구된다. 따라서, 상기 롤러가 아래쪽으로 위치되므로 추력 하중을 받게 된다. 본 발명은 이와 같은 작용이 일어남을 확인하고 회전체를 지지하는 각각의 롤러에 의하여 일어나는 추력 하중을 균일하게 평행하게 하거나 분산하는 수단을 제공한다.

도 1에 도시된 튜브(22)와 같은 축이 축방향으로 하중을 받을 때에는, 지지 베어링이 약간 기울어진다. 기울기 감지기를 사용하여 이러한 기울기는 쉽게 모니터링될 수 있다. 추력 하중의 존재를 아는 것은 베어링을 적절히 정렬되게 설치하는데 있어서 뿐만 아니라 장기간에 걸친 사용시에도 베어링 손상을 방지하기 위하여 중요한 부분이다. 이것이 중요한 적용예는 회전고온로와 회전 건조기와 같은 롤러로 지지되는 장치에의 적용이다. 전술한 바와 같이, 이들은 여러 산업 분야에서 사용되는 롤러로 지지되는 여러 형태의 회전 드럼의 예이다.

롤러 축이 회전 드럼 또는 튜브의 축에 평행하지 않을 때, 추력 하중이 발생되어서 롤링 접촉하는 면의 심각한 표면 마모를 초래할 수 있고 베어링 파괴를 초래하는 과도한 축방향의 힘을 발생시킬 수 있다. 이런 종류의 장치에서, 대형 스틸 재 링이나 타이어가 동체(shell) 또는 튜브에 장착되고, 항상 롤러에 안착되어 있어서(도 1, 2, 3에 도시된 바와 같이), 동체나 튜브가 회전할 때 항상 작은 흔들림(wobble)이 일어나게 된다. 이러한 흔들림은 지지 롤러에 대하여 주기적인 추력 하중을 야기한다. 이러한 추력은 다음의 두 가지 요인으로부터 발생된다: (1) 롤러의 잘못된 정렬과 (2) 회전 튜브에 대한 흔들리는 타이어.

롤러의 축과 튜브에서의 롤러의 각각의 타이어 사이의 경사로 인하여 추력 하중(화살표 T1과 T2로 표시된, 롤러(34)와 타이어(24)에 대한 결과적으로 반대방향의 추력에 의하여 도 3에 도시된 바와 같은)이 발생하고, 이로 인하여 해당 롤러의 베어링을 경사지게 한다. 경사 방향(경사 화살표 T3로 표시된 도시된 바와 같이, 도 3에서 좌측 또는 우측으로)은 추력 방향에 영향을 미쳐 어느 한 쪽 방향으로 면대칭이 된다. 경사도는 베어링 종류, 베어링 하우징의 강성, 기부의 안정성, 기초부의 안정성 및 지면 상태의 안정성, 드럼의 회전속도와 중량과 같은 많은 변수의 함수로 된다. 경사가 실제로 발생하는 곳의 구분은 기울기 변화를 관찰하기 위하여 베어링 경사 조정(시험과 오류를 통한)을 하는 것을 포함한다.

롤러용 베어링의 경사를 탐지하고 모니터하기 위하여, 본 발명은 베어링(52)의 경사 측정기(75)와 베어링(56)의 경사 측정기(77)(도 2 참조)와 같은 베어링(또는 베어링용 동체 또는 지지구조)에 장착된 고감도의 경사 측정기를 이용한다. 그러한 경사 측정기는 +/- 40 아크(arc) 분 범위에 걸쳐 경사를 측정할 수 있다. 경사 측정기는 1 아크 초(0.0028°)와 같은 작은 변화를 측정할 수 있다. 그러한 경사 측정기는 또한 탐지된 경사에 따른 출력 신호를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 경사 측정기는 +/- 40 아크 분 범위를 가지며, 이것은 +/- 2500 밀리볼트 범위의 출력 신호에 해당한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 경사 측정기(75, 77)는 그들의 각각의 베어링(52, 56)에 고정되게 장착된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 경사 측정기(75)는 나사 고정구(83)와 같은 적당한 고정수단에 의하여 경사 측정기가 롤러(38)의 베어링 회전축(81)과 평행하게 정렬되도록 베어링(52)에 고정되게 장착된 외부 케이스(79)를 갖는다. 윤활 베어링의 경우에, 경사 측정기는 고정링을 구비하는 베어링 쌍의 베어링에 장착된다.

본 발명의 한 실시예에서, 각각의 경사 측정기는 콤팩트한 방수 밀봉물(예를 들어 케이스(79)와 같은)에 내장된 전해(electrolytic) 경사 센서를 포함한다. 상기 경사 센서는 저항 브릿지로서 전기적으로 감지되는 정밀 액체-레벨이다. 상기 브릿지 회로는 센서의 경사에 비례한 전압을 출력한다. 상기 경사 측정기는 수동으로 판독될 수 있으며, 경사의 변화는 초기 판독된 것과 현재 판독된 것을 비교함으로써 알 수 있다. 상기 경사 측정기는 또한 데이타 기록기 또는 프로세서에 연결될 수 있으며, 탐지된 기울기의 함수로서 전기 신호를 제공하며(예를 들어 전압 판독을 위한), 빈번하게 판독될 수 있다. 이러한 판독치는 요구되는 미리 설정된 제한치에 대한 경사 변화율과 경사를 계산 및 모니터링하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 경사 측정기를 내장한 케이스(79)는 소형의 주름진 밀봉물이며, 기존의 베어링 또는 그 지지체나 하우징 조립체에 대한 변경 없이 어떠한 기존의 베어링에도 장착될 수 있다. 따라서, 그러한 경사 측정기는 베어링 의 모니터링이 초기의 설정 및 정렬을 위해서만 사용되는 경우에 임시적인 장착으로 사용될 수 있으며, 또는 회전체의 정상 운전중에 주 7일, 하루 24시간 계속적으로 모니터링하도록 영구적으로 설치될 수도 있다.

도 4는 회전 드럼이 복수개의 타이어(24a, 24b, 24c, 24d)에 의하여 지지되는 회전가능한 튜브(22)를 갖는 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 각각의 타이어는 차례로 타이어(24a)용 롤러 조립체(30a, 32a), 타이어(24b)용의 롤러 조립체(30b, 32b), 타이어(24c)용 롤러 조립체(30c, 32c) 및 타이어(24d)용 롤러 조립체(3Od, 32d)와 같은 롤러 조립체의 각 쌍으로 지지된다. 각각의 롤러 조립체(30a, 30b, 30c, 3Od)에는 관련된 경사 측정기(75a, 75b, 75c, 75d)가 각각 제공된다. 마찬가지로, 각각의 롤러 조립체(32a, 32b, 32c, 32d)에는 관련된 경사 측정기(77a, 77b, 77c, 77d)가 각각 제공된다.

각각의 경사 측정기는 무선 또는 유선으로 전송되는 베어링 방향에 대한 출력 신호를 프로세서(80)에 제공한다. 상기 프로세서는 축방향 추력 또는 하중을 보정하기 위하여 경사 조정이 필요할 때를 탐지하도록 각각의 롤러 조립체의 경사 측정기로부터의 출력 신호를 계속하여 모니터할 수 있다. 위에 설명한 바와 같이, 각각의 경사 조정은, 알려진 바와 같은 베어링 조립체(32)용 경사 조정 스크류(68, 70)나 베어링 조립체(30)용 경사 조정 스크류(64, 66)를 사용하여 가능하다. 따라서, 회전체 지지를 위한 베어링을 정렬시키는 본 발명의 방법은 베어링의 경사를 탐지할 뿐만 아니라, 베어링을 실제적으로 제1 베어링 위치로 복귀시키도록 해당 베어링의 방향성을 조정하는 것도 포함한다.

본 발명은 베어링(52, 54, 56)(도 2)과 같은 베어링이나 베어링 하우징이, 그러한 베어링이 그의 기초부(62)와 기부(60)에 상대적인 축방향 이동에 대하여 고정되게 장착되어 있지만, 축방향의 추력 하중의 결과로서 경사지는 것으로 인식한다. 그러한 경사는 매우 작은 (예를 들어, 1 아크 초) 규모에 대해서도 해당 베어링용 경사 조정을 통하여 보정될 수 있으며, 그렇게 함으로써 롤러 베어링 조립체와 타이어의 그리고 회전 드럼의 수명도 연장될 수 있음과 함께 유지 보수 비용의 상당한 감소를 얻을 수 있다.

롤러로 지지되는 회전장치는 종종 롤러 경사 배열이 부정확할 때 베어링 파손을 겪게 된다. 그것은 이러한 장치의 기계적인 운전에 있어서 가장 큰 문제중 하나이다. 롤러 조립체는 통상적인 건조기 시설에 대하여 수백 달러에서 가장 큰 베어링(그러한 베어링은 1200톤 이상을 지지하는 10 피트 직경 크기의 롤러와 36인치 직경의 축을 가질 수 있다)에 대하여 각각 십만 달러 이상까지의 비용이 든다. 중립 상태의 추력을 위하여 조정하고 모니터할 수 있는 가능성은 이러한 장치의 정렬및 보수유지에 상당한 이점이 된다.

본 발명은 회전 냉각기, 회전 건조기 및 회전 과립기와 같은 장치에 사용되는 특별한 구형 롤러 베어링을 포함하여 어떠한 종류의 베어링에도 적용할 수 있다. 본 발명의 핵심적인 일면은, 지지 롤러에 작용하는 추력 하중으로 인하여, 해당 롤러를 지지하는 베어링이 겉으로는 견고하게 제 위치에 고정되어 있더라도 기울 것인지 확인하고, 광범위한 개조 필요없이 또는 장치를 정지시키지 않고 여러 종류의 롤러 베어링에 대하여 비교적 쉽고 저렴하게 장착되는 경사 측정장치를 개 발하는 것이다. 이러한 롤러 베어링이 사용되는 가혹한 운전 조건으로 인하여, 경사 측정기와 그와 관련된 분야의 부품은 튼튼하게 내장되어야 한다. 이러한 운전 조건은 극히 높거나 낮은 온도, 먼지와 부스러기, 외부 노출에 따른 습기, 햇볕에의 노출, 습도 변화 등과 같은 것을 포함한다.

통상적으로, 본 발명의 경사 측정기는 기존의 회전 장치 또는 적어도 신규 설비가 조립된 다음 장착될 수 있다. 경사 측정기를 수동으로 경사가 0으로 되게 초기 설정을 하기 위하여, 명목상의 추력이 0으로 설정되어야 한다. 그렇게 하기 위하여, 튜브(22)와 그 타이어(24)는 관련된 롤러 조립체(30, 32)에서 잠시 들어올려진다. 상기 튜브는 그런 다음 롤러 조립체(30, 32) 위에 다시 내려지지만, 회전은 개시되지 않는다. 이것을 추력 0 지점으로 간주하고, 경사 측정기는 수동으로 설정하거나 그 센서 범위를 가능한 중심에 근접되게 조정한다(이로써 경사 0의 초기상태가 설정된다). 이것은 반드시 튜브 자체가 수평인 것을 의미하지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 대부분의 회전 드럼은 튜브가 경사진 상태로 장착되고, 그 경사의 크기는 설치에 따라 변화될 것이다. 본 발명 장치의 기능은 초기의 "0"의 위치로부터의 추력에 의하여 초래되는 베어링의 경사를 탐지하는 것이다.

튜브의 회전이 개시되고, 튜브와 롤러 조립체의 축의 경사로 인하여 회전중에 추력 하중이 존재하면, 경사 측정기는 초기의 0인 위치로부터 일탈된 것으로 표시한다. 동작하는 경사 측정기는 롤러에 추력 하중에 의하여 초래되는 경사의 증가 또는 감소를 나타내는 신호를 발생하고, 그래서 추력 하중의 축방향을 나타낸다.

본 발명은 베어링의 중립 상태의 경사 지점이 어디인지를 나타내고 해당 베 어링의 축방향 하중의 추력 방향을 나타낸다. 추력 하중의 무게단위의 절대값은 필요하지 않고 계산하기 매우 어렵지만, 어떤 주어진 크기의 경사를 나타내도록 알려진 크기의 외부의 축방향 하중을 별도로 제공함으로써 측정될 수 있다. 베어링에 추력이 증가하거나 감소하는 것을 관찰할 수 있는 능력을 제공하고, 회전 튜브의 롤러와 타이어 조립체의 "중립 상태의 경사" 설정을 알아내는, 본 발명에 따라 제공되는 단순한 수단은 베어링을 정렬하고 과도한 경사(즉, 과도한 추력 하중)로 인한 베어링 파손을 방지하는 매우 귀중한 수단이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 경사 측정기 장치는 기존의 베어링이나 롤러 조립체의 큰 변경 없이도 어떠한 크기 및 유형의 롤러 조립체용 베어링에도 장착될 수 있다. 더욱이, 특별한 부품을 필요로 하지도 않는다. 고감도의 표준 경사 센서로도 대부분의 상황에 대하여 측정할 수 있으며, 특별한 경우에는 다른 감도의 경사 측정기도 사용될 수 있다.

본 발명의 경사 측정기는 범용적이며, 제공되는 데이타 출력은, 컴퓨터에 의하여 추력 하중의 변화와 다른 데이타, 예를 들어 생산성, 회전속도, 윤활유의 존재 또는 회전 드럼의 온도 변화와 같은 다른 물리적 데이타를 비교하여 데이타 검층법(logging)으로 추력 방향과 상대적 크기를 나타내는 일련의 광신호로서 단순하게 제공될 수 있다. 본 발명의 경사 측정장치는 기존의 회전장치의 관리 모니터링을 향상시키는 장치에 간편하고 저렴한 비용으로 제공된다.

본 발명의 한 실시예에서, 하나 이상의 경사 측정기가 각 쌍의 롤러용 기초부에 장착되어 롤러 추력외의 다른 힘에 의하여 초래되는 기초부 움직임을 모니터 링한다. 예를 들어, 도 4에서, 기초부 경사 측정기(85a, 85b, 85c, 85d)가 받침대(12, 14, 16, 18) 각각의 기초부에 고정되게 장착된다. 기초부 경사 측정기(85a, 85b, 85c, 85d) 각각은 각각의 기초부의 상대적인 경사 표시를 제공할 수 있고, 그러한 경사는 제1 베어링 기초부 위치와, 다음의 제2 베어링 기초부 위치 사이의 베어링 기초부의 방향의 각도 편차로서 정의된다. 전술한 베어링 경사 측정기(75, 77)과 마찬가지로, 기초부 경사 측정기(85a, 85b, 85c, 85d) 각각으로부터의 신호가 프로세서(80)에 추가의 모니터링과 분석을 위하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 베어링의 순 경사(net tilt)를 계산하며, 여기서 순 경사란 베어링 기초부의 경사와 베어링의 경사 사이의 편차와 대체로 같다.

회전고온로(10)의 튜브(22)와 같은 어떤 주어진 회전체에서, 두 개의 축방향으로 이격된 타이어를 지지하는 복수개의 롤러 조립체(예를 들어 4개의 롤러)가 있다. 적어도 하나의 경사 측정기가 각각의 롤러 조립체용 베어링에 제공되며, 어떤 경우에는 전술한 바와 같이 보다 많은 경사 측정기가 제공될 수 있고, 부가적인 경사 측정기가 롤러 베어링 기초부에 장착되어 기초부 움직임(또는 다른 가능한 외부의 힘)을 탐지하고 보정한다.

본 발명의 한 실시예에서, 각각의 경사 측정기로부터의 신호는 컴퓨터화된 모니터링 장치에 의하여 처리되며, 유선 또는 무선기술로 중앙 모니터링 스테이션으로 전송되거나, 인터넷이나 다른 적당한 신호 통신 매체를 통하여 원거리 전송에 의하여 모니터링을 위하여 원격지로 제공될 수 있다.

추력 하중으로 인한 베어링의 경사가 탐지되면, 그러한 경사는 예를 들어 요 구되는 중립 상태의 추력 위치로 베어링(그리고 관련 롤러 조립체)를 복귀시키기 위하여 해당 베어링의 롤러 조립체에 대한 경사 조정 제어의 조정에 의하여 보정될 수 있다(도 2와 3 참조). 그러한 보정은 회전고온로(10)가 운전중에 또는 튜브(22)가 회전중에도 수행된다. 더욱이, 튜브용 복수의 베어링의 경사 방향은 서로의 영향으로 평형을 이루게 된다. 따라서, 각각의 베어링의 베어링 방향은 해당 베어링의 탐지된 경사 및 베어링 경사의 결정된 방향의 함수로서, 그리고 다른 베어링의 탐지된 경사 및 다른 베어링 경사의 결정된 방향의 함수로서 조정될 수 있다.

이상 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 기술분야의 숙련자는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고 형태와 세부 사항에 대하여 변경할 수 있음을 알 것이다.

Claims (18)

1. 제1 베어링 위치와 회전체의 축방향의 추력 하중에 의하여 초래되는 제2 베어링 위치 사이의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의되는 베어링 경사를 탐지하는 단계와, 베어링을 제1 베어링 위치로 복귀시키도록 베어링의 베어링 방향을 조정하는 단계를 포함하는, 회전체를 지지하도록 구성된 롤러용 베어링의 정렬방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 탐지 단계는 베어링 방향에 대한 신호를 발생시키는 경사 센서를 베어링에 부착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 신호는 1 아크 초(0.00028°) 만큼 작은 베어링 방향의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 베어링의 롤러에서 회전체가 회전을 개시하기 전에 회전체가 베어링의 롤러에 있는 동안 장치를 제1 베어링 위치로 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 탐지 단계는 회전체의 회전축에 대하여 베어링의 경사 방향을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 롤러는 한 쌍의 롤러중 하나이며, 롤러의 각 쌍은 회전체를 지지하도록 구성되고 정렬되며, 상기 탐지 단계는 롤러의 각각의 베어링의 경사를 탐지하는 것을 더 포함하며, 각 베어링의 경사는 그 베어링의 제1 베어링 위치와 회전체에 대한 축방향의 추력 하중에 의하여 초래된 다음의 제2 베어링 위치 사이에서 베어링의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의되며, 베어링의 탐지된 경사 및 베어링 경사의 결정된 방향의 함수로서 그리고 다른 베어링의 탐지된 경사와 상기 다른 베어링의 결정된 방향의 함수로서 각각의 베어링의 베어링 방향을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 베어링의 경사 방향의 함수로서 회전체에 작용하는 축방향의 힘의 방향을 유도하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 회전체는 회전 드럼이며, 베어링은 이축 베어링인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 지지 베어링의 경사도 변화를 모터링하는 것을 특징으로 하는, 지지 베어링에서 회전가능하게 지지되는 롤러에 장착된 회전체에 작용하는 축방향의 힘을 탐지하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 회전체는 회전 드럼이고 지지 베어링은 이축 베어링인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 지지 베어링은 베어링 하우징에 회전가능하게 장착되고, 베어링 하우징에 연결된 장치는 지지 베어링의 경사 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 롤러;

    상기 롤러를 회전가능하게 지지하며 베어링 회전축을 갖는 지지 베어링;

    축을 따라 롤러와 베어링에 대하여 상대적인 회전을 하는 롤러에 장착된 회전체; 및

    지지 베어링의 경사를 탐지하는 장치를 포함하며,

    상기 경사는 제1 베어링 위치와 회전체의 축방향 추력 하중에 의하여 초래되는 제2 베어링 위치 사이에서 지지 베어링의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의되며, 상기 탐지 장치는 지지 베어링에 연결된 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 회전체는 회전 드럼이며, 상기 베어링은 이축 베어링인 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 탐지 장치는 1 아크 초(0.00028°) 만큼 작은 베어링 방향의 변화를 탐지하는 경사 탐지 감도를 갖는 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 탐지 장치는 지지 베어링의 경사를 나타내는 출력 신호를 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
16. 제12항에 있어서, 상기 롤러는 제1 롤러이고, 상기 지지 베어링은 제1 지지 베어링이며, 상기 탐지장치는 제1 탐지장치이며, 추가로 제2 롤러와, 제2 롤러를 회전가능하게 지지하는 제2 지지 베어링과, 그리고 제2 지지 베어링의 제2 경사를 탐지하는 제2 탐지장치를 더 포함하며, 상기 제2 경사는 제1 베어링 위치와 제2 베어링 위치 사이에서 제2 베어링의 베어링 방향의 각도 편차로서 정의되고, 상기 제2 탐지장치는 제2 지지 베어링에 연결된 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
17. 제12항에 있어서, 상기 지지 베어링을 지지하도록 구성된 베어링 기초부와, 베어링 기초부의 제3 경사를 탐지하는 제3 탐지장치를 더 포함하며, 상기 제3 경사는 제1 베어링 기초부 위치와 다음의 제2 베어링 기초부 위치 사이에서 베어링 기초부의 방향의 각도 편차로서 정의되며, 상기 제3 탐지장치는 베어링 기초부에 연결된 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 지지 베어링의 순 경사를 계산하는 프로세서를 더 포함하며, 상기 순 경사는 베어링 기초부의 제3 경사와 지지 베어링의 경사 사이의 편차와 같은 것을 특징으로 하는 베어링 추력 모니터링 장치.

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