KR20110132269A

KR20110132269A - 갭 분석 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20110132269A
Application number: KR1020110051658A
Authority: KR
Inventors: 스테파노 지아체리니; 안드레아 카시시
Original assignee: 누보 피그노네 에스피에이
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2011-12-07
Also published as: JP2012002807A; ITCO20100030A1; IT1400054B1; CA2740657A1; US20120133522A1; EP2390619A1; CN102331231A

Abstract

터보 머신(a turbo-machine)에서 갭(a gap)을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치와 그 방법이 개시된다. 본 발명의 갭 분석 장치는, 재충전 가능 배터리(a rechargeable battery)를 수용하도록 구성된 하우징(a housing)과, 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛(a voltage multiplier unit)과, 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화시키도록 구성된 전압 안정화 유닛(a voltage stabilization unit)과, 사전 정의된 값을 갖는 전압을 프로브(a probe)에 출력하도록 구성된 출력 포트와, 프로브로부터 터보 머신의 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와, 이 신호와 관련된 전압을 결정하도록 구성된 프로세서 유닛과, 결정된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와, 전압 안정화 유닛, 전압 멀티플라이어 유닛 및 디스플레이에 연결된 공통 포트와, 갭 분석 장치를 온 및 오프로 전환하기 위해 프로세서 유닛과 배터리 사이에 전기적으로 연결된 스위치를 포함한다.

Description

갭 분석 장치 및 그 방법{GAP ANALYZER DEVICE AND METHOD}

본 명세서에 기재된 발명의 실시예는 전반적으로 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 갭(a gap)을 측정하는 메커니즘과 기술에 관한 것이다.

근접 센서(a proximity sensor)는 센서와 목표물 사이의 갭(간격)을 측정할 수 있는 장치이다. 근접 센서는 예컨대 머신의 진동을 판정하기 위해 다양한 터보 머신(turbo-machines)에 설치될 수 있다. 예를 들어 컴프레셔(compressors), 익스펜더(expanders), 가스터빈(gas turbines), 펌프(pump) 등의 터보 머신이 용기(casing)에 대해 회전하는 샤프트(shaft)를 구비하는 것은 잘 알려진 내용이다. 여러가지 요인으로 인해, 샤프트의 회전은 완전하지 않으며, 샤프트에는 비틀림 진동(torsional vibrations)이 나타날 수도 있다. 뒤틀림 진동은 제어되지 못할 경우에 샤프트를 손상시키거나 샤프트 수명을 단축시킨다.

따라서, 터보 머신의 조작자는 샤프트에 나타날 가능성이 있는 이러한 뒤틀림 진동을 감시하는 것에 관심을 갖는다. 이러한 진동을 감시하는 한 가지 방법은 샤프트 근처에 근접 센서를 위치시키는 것이다. 센서와 샤프트 사이의 경로에 방해물이 없다면 이러한 센서는 샤프트의 뒤틀림 진동을 판정할 수 있을 것이다. 도 1은 용기(14)에 대해 회전하는 샤프트(12)를 구비하는 터보 머신(10)의 개략도이다. 근접 센서(16)는 샤프트(12)의 회전을 감시하기 위해 용기에 고정된다.

도 2는 센서(16)를 더 자세히 도시한다. 프로브(a probe)(18)(예컨대 벤틀리 네바다 프로브)가 근접 계측기(a proximitor)(20)에 부착될 것이다. 근접 계측기(20)는 인터페이스일 수도 있고, 둘 혹은 세 개의 입력/출력 포트를 가질 수도 있다. 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 사람이라면, 근접 계측기(20)가 여러 가지 회로를 포함할 수도 있음을 인지할 것이다. 전통적으로, 근접 계측기(20)는 입력 포트(22)와, 입력 및 출력으로 이용되는 공통 포트(24)와, 출력 포트를 가진다. 전원 유닛(28)은 24V 직류(dc) 전압을 제공하기 위해 입력 포트(22)와 공통 포트(24)에 연결된다. 전원 유닛(28)이 220V 교류(ac) 공급원(도시 안함)에 연결될 수도 있다. 입력 24V dc 전압에 근거하여, 프로브(18)는 예컨대 샤프트 회전으로 인한 자신의 임피던스 변화를 측정한다.

공통 포트(24)와 출력 포트(26)에 연결된 멀티미터(multimeter)(30)는 프로브의 임피던스 변화를 측정하고, 이 변화를, 샤프트와 프로브(18) 사이의 거리에 대응하는 간격의 변화로 변환하도록 구성된다. 이런 식으로, 터보 머신의 조작자는 샤프트에 나타날 수 있는 진동을 감시할 수 있다.

그러나, 이러한 방법은 시간 소모적이고, 조작자를 고전류(220V 공급원으로부터의)에 노출시키므로, 결과적으로 안전 논쟁을 유발하고 생산시간을 떨어뜨린다. 또한, 이 방법은 많은 다른 기능을 갖는 멀티미터(30)를 사용한다. 그러므로, 머신의 조작자는 멀티미터가 갭을 디스플레이하도록 만들기 위해 복잡한 설정을 기억해둘 필요가 있다. 따라서, 전술한 문제점과 결점을 막을 수 있는 시스템과 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

예시적인 일 실시예에 따르면, 터보 머신에서 갭을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치(a gap analyzer device)가 존재한다. 이 갭 분석 장치는 재충전 가능 배터리를 수용하도록 구성된 하우징(a housing)과, 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결되어, 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛(a voltage multiplier unit)과, 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정시키도록 구성된 전압 안정화 유닛과, 전압 안정화 유닛에 연결되어 사전 정의된 값을 갖는 전압을 프로브에 출력하도록 구성된 출력 포트와, 프로브로부터 터보 머신의 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와, 입력 포트에 전기적으로 연결되어 신호와 관련된 전압을 결정하도록 구성된 프로세서 유닛과, 프로세서 유닛에 연결되고, 결정된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와, 전압 안정화 유닛, 전압 멀티플라이어 유닛 및 디스플레이에 연결된 공통 포트와, 갭 분석 장치를 온 및 오프로 전환하기 위해 프로세서 유닛 및 배터리 사이에 전기적으로 연결된 스위치를 포함한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 터보 머신에서 갭을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치가 존재한다. 이 갭 분석 장치는, 용기(a casting)와, 용기 내부를 형성되어, 재충전 가능 배터리를 수용하도록 구성된 하우징과, 용기 내부에 제공되며, 재충전 가능 배터리에 연결되어 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛과, 용기 내부에 제공되며, 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화하도록 구성된 전압 안정화 유닛과, 용기에 부착되고, 전압 안정화 유닛에 연결되며, 사전 정의된 값을 갖는 전압을 프로브로 출력하도록 구성된 출력 포트와, 용기에 부착되고, 프로브로부터 터보 머신의 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와, 용기 내부에 제공되고, 입력 포트에 연결되며, 신호와 관련된 전압을 결정하도록 구성된 프로세서 유닛과, 용기에 부착되고, 프로세서 유닛과 연결되며, 사전 정의된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와, 용기에 부착되고, 전압 안정화 유닛, 전압 멀티플라이어 및 프로세서 유닛에 연결된 공통 포트와, 용기의 외부에 제공되고, 출력 포트를 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 1 스위치와, 용기의 외부에 제공되고, 디스플레이를 다른 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 2 스위치와, 용기의 외부에 제공되고, 재충전 가능 배터리를 테스트하기 위해 재충전 가능 배터리를 프로세싱 유닛에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 3 스위치를 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 터보 머신에서 갭을 결정하도록 구성된 랩 분석 장치가 존재한다. 이 갭 분석 장치는, 용기(a casting)와, 재충전 가능 배터리에 연결되어 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛과, 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되며, 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화하도록 구성된 전압 안정화 유닛과, 전압 안정화 유닛에 연결되며, 사전 정의된 값을 갖는 전압을 출력하도록 구성된 출력 포트와, 터보 머신의 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와, 입력 포트에 연결되며, 신호와 관련된 전압을 계산하도록 구성된 프로세서 유닛과, 프로세서 유닛에 연결되며, 계산된 전압만을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와, 전압 안정화 유닛, 전압 멀티플라이어 및 프로세서 유닛에 연결된 공통 포트와, 용기의 외부에 제공되고, 출력 포트를 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 1 스위치와, 용기의 외부에 제공되고, 디스플레이를 다른 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 2 스위치와, 용기의 외부에 제공되고, 재충전 가능 배터리를 테스트하기 위해 재충전 가능 배터리를 프로세서에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 3 스위치와, 용기의 외부에 제공되고, 보조 배터리(the replacement battery)가 방전될 때 라이트(light)를 표시하도록 구성된 제 1 시각적 표시기(a first visual indicator)와, 용기의 외부에 제공되고, 보조 배터리가 충전될 때 라이트를 표시하도록 구성된 제 2 시각적 표시기를 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 터보 머신에서 갭 분석 장치를 이용하여 갭을 측정하는 방법이 존재한다. 이 방법은, 갭 분석 장치를 턴온하기 위해 제 1 스위치를 누르는 단계와, 재충전 가능 배터리가 가동상태(operational)임을 라이트 표시기가 나타내는지 결정하기 위해 제 2 스위치를 누르는 단계와, 갭 분석 장치의 출력 및 입력 포트를 프로브에 접촉시키는 단계와, 전압을 프로브로 보내고, 프로브로부터 갭을 나타내는 신호를 수신하기 위해 갭 분석 장치상의 제 3 스위치를 누르는 단계와, 갭 분석 장치의 디스플레이상에 갭과 관련된 전압을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

이상과 같이, 본원발명은 보다 간단한 설정으로 시간 낭비를 방지하고 사용자의 안전을 도모할 수 있는 갭 분석 장치 및 방법을 제공한다.

명세서에 포함되어 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 하나 이상의 실시예를 예시하고, 그와 더불어 명세서에서는 이 실시예들을 설명한다.
도 1은 터보 머신의 일부의 도시도이다.
도 2는 터보 머신의 갭을 측정하기 위해 프로브와 근접 계측기를 전원에 연결한 도시도이다.
도 3은 예시적인 일 실시예에 따른 갭 분석 장치의 도시도이다.
도 4는 예시적인 일 실시예에 따른 갭 분석 장치의 구조의 도시도이다.
도 5는 예시적인 일 실시예에 따른 갭 분석 장치의 성분들의 도시도이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 갭 분석 장치의 개략도이다.
도 7은 예시적인 일 실시예에 따라 갭을 측정하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 예시적인 일 실시예에 따른 갭 분석 장치를 이용하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 예시적인 일 실시예에 따른 다른 갭 분석 장치의 성분들의 도시도이다.
도 10은 예시적인 일 실시예에 따른 갭 분석 장치의 개략도이다.

다음의 예시적인 실시예의 설명은 첨부 도면을 인용한다. 서로 다른 도면에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 성분을 나타낸다. 다음의 상세한 설명이 본 발명을 한정하지는 않는다. 대신에 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 규정된다. 다음의 실시예들은 회전 샤프트를 구비하는 머신의 전문용어 및 구조와 관련하여 간단하게 논의된다. 그러나, 다음에 논의될 실시예들이 이 시스템으로 한정되는 것은 아니며, 근접 센서를 필요로 하는 다른 시스템에도 적용될 수 있다.

명세서 전체적으로 "일 실시예" 혹은 "실시예"라고 언급하는 것은, 실시예와 연관하여 설명되는 특별한 특징, 구조 혹은 특성이 개시된 주제의 적어도 하나의 구현예에 포함되는 것임을 의미한다. 결국, 명세서의 여러 곳에서 "일 실시예에 있어서" 혹은 "실시예에서"라는 표현은 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특별한 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 어떤 적절한 방식으로 결합될 수도 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석 장치는 기존의 갭 측정 장치보다 더 적은 성분을 포함한다. 한 가지 응용으로, 갭 분석 장치는 오로지 재충전 가능 배터리를 수용하도록 구성된 하우징(a housing)과, 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결되어, 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛(a voltage multiplier unit)과, 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정시키도록 구성된 전압 안정화 유닛과, 전압 안정화 유닛에 연결되어 사전 정의된 값을 갖는 전압을 출력하도록 구성된 출력 포트와, 자신에게 연결된 터보 머신 프로세서의 갭을 나타내는 신호를 수신하고 이 신호와 관련된 전압을 계산하도록 구성된 입력 포트와, 프로세서 유닛에 연결되어 계산된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와, 전압 안정화 유닛, 전압 멀티플라이어 유닛 및 프로세서 유닛에 연결된 공통 포트만을 포함한다.

예시적인 실시예에 따르면, 어떠한 다른 실질적인 성분도 이 갭 분석 장치에 포함되지 않는다. 계속해서, 다른 실시예에서, 갭 분석 장치는 갭을 나타내는 전압만을 결정하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 갭 분석 장치는 갭 혹은 갭의 길이를 나타내는 전압만을 디스플레이하도록 구성되며, 다른 측정량은 디스플레이하지 않는다. 예시적인 실시예가 갭 분석 장치의 간단한 사용 및 간단한 제조를 설명하고 있음을 주목하자. 따라서, 종래의 갭 분석 장치가 이해하기 힘들고 사용과 구성도 힘듦을 입증하므로, 갭 분석 장치에 더 이상의 특징을 추가하는 것은 바람직하지 않다. 예를 들어, 신규의 갭 분석 장치는 주파수 측정 회로, 기준 마그네틱 스트립 회로(a reference magnetic strip circuit), PCMCIA 데이터 버퍼 등을 포함하지 않는다. 매우 복잡하고 사용이 복잡한 데이터 수집 및 분석 장치의 일 예는, 그 내용을 본 명세서에서 참조하고 있는 미국 특허 제 6,789,030호에 설명된 것처럼 다수의 측정량을 검출하도록 구성하는 것이다.

예시적인 실시예에 따르면, 신규한 갭 분석 장치(40)는 도 3에 도시된다. 도 2에 도시된 것과 동일한 프로브(18)와 근접 계측기(20)가 도 3에도 예시되어 있음을 주목하자. 그러나, 전원 공급 유닛(28)은 없다. 신규의 갭 분석 장치(40)는 전원 공급기로서 동작하고, 근접 계측기(20)로부터 수신된 데이터의 분석기로서도 동작한다.

도 4에는 예시적인 실시예에 따른 갭 분석 장치(50)가 도시되어 있다. 이 갭 분석 장치(50)는 전압 멀티플라이어 유닛(52), 전압 안정화 유닛(54), 프로세서 유닛(56) 및 디스플레이(58)를 포함한다. 또한, 갭 분석 장치(50)는 출력 포트(60), 공통 포트(62), 입력 포트(64)를 포함한다. 근본적으로, 예시적인 실시예에 따른 갭 분석 장치(50)는 전술한 성분들만 있으면 된다. 그러므로, 신규의 갭 분석 장치는 간단하고, 이 장치의 이용도 이후에 설명하듯이 마찬가지로 단순하다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석 장치는 교정 유닛(a calibration unit)(66)을 포함할 수도 있다.

전압 멀티플라이어 유닛(52)은 재충전 가능 배터리(68)에 연결될 수도 있다. 재충전 가능 배터리(68)는 갭 분석 장치(50)의 하우징에 의해 수용될 수도 있다. 재층전 가능 배터리(68)는 9V 직류 전압을 제공할 것이다. 갭 분석 장치(50)는 배터리(68)에 남아 있는 에너지량을 테스트하기 위한 회로(70)를 포함할 수도 있다. 다른 배터리(72)가 프로세서(56) 및/또는 디스플레이(58)에 연결될 수도 있다. 따라서, 프로세서(56) 및/또는 디스플레이(58)는 갭 분석 장치(50)의 다른 유닛과 무관하게 전력이 공급될 것이다.

예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석 장치(50)는 도 4에 도시된 성분들만 포함하고, 프로세서(56)는 오로지 프로브(18)(도 3 참조)와 샤프트(12)(도 1 참조) 사이의 갭과 관련된 전압을 계산하도록 구성된다.

도 5에 예시된 예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석 장치(50)의 구조가 더 자세히 도시된다. 9V 재충전 가능 배터리(68)는 스위치(80)를 통해 전압 멀티플라이어 유닛(52)에 연결된다. 전압 멀티플라이어 유닛(52)은 예컨대 변압기(a voltage transformer) 같은 변성기(a transformer)를 포함할 수도 있다. 변성기는 입력 전압을 사전 정의된 전압, 예컨대 30Vdc로 변경한다. 다른 응용에서, 사전 정의된 전압은 9V와 30V 사이 어떤 값을 취할 수 있다. 전압 멀티플라이어 유닛(52)의 출력 단자는 접지(82)되는 반면, 다른 출력 단자는 노드(83)에 연결된다.

도 4와 관련하여 설명된 전압 안정화 유닛(54)은 노드(83)와 출력 포트(60) 사이에 연결된 제 1 전압 안정화 장치(54a)를 포함할 것이다. 전압 안정화 유닛(54)은 또한 제 2 및 제 3 전압 안정화 장치(54b, 54c)를 포함한다. 전압 안정화 장치의 예는 78L05, 7824이고, 이 요소들은 전압 입력이 고정되지 않는 경우에도 안정된 전압 출력을 제공하는 것으로 알려져 있다. 제 2 및 제 3 전압 안정화 장치(54b, 54c)는 스위치(86)과 마이크로프로세서(88) 사이에 연결된다. 이 제 2 및 제 3 전압 안정화 장치는 스위치(86)가 닫힐 때에만 활성화되어, 재충전 가능 배터리를 테스트하는데, 즉, 도 4의 블록(70)에 설명된 기능을 달성하는데 사용된다.

마이크로프로세서(88)와 연결된 여러 가지 저항과 다이오드가 도 5에 도시된다. 예를 들어, 광 다이오드 또는 그와 등가인 장치가 프로세서(88)에 연결되고, 이들 요소들은 배터리 전압이 최적 레벨인 상태(예컨대 녹색 LED)와 불충분한 레벨인 상태(예컨대 적색 LED)를 나타내도록 구성된다. 한 가지 응용으로, 최적 레벨과 불충분 레벨을 모두 표시하는데 단일 장치가 이용될 수도 있다. 도 5에서 다이오드와 마이크로프로세서 사이의 저항은 각각의 다이오드의 활성을 조절할 수 있다. 캐패시터(90)가 노드(83)와 접지 사이에 연결되어 접지와 멀티플라이어(52) 사이의 전압을 안정화시킬 수도 있다.

프로세서(56)는 스위치(92)를 통해 배터리(72)로 연결된다. 프로세서(56)는 또한 공통 포트(62)와 입력 포트(64)에도 연결된다. 입력 포트(64)는 프로브(18)에 연결되어, 터보 머신의 샤프트와 프로브 사이의 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다. 수신된 신호에 근거하여, 프로세서(56)는 갭과 관련된 전압을 결정하고, 디스플레이(58)에게 이 결정된 전압 예컨대 도 5에서는 19.99를 디스플레이하도록 명령어를 보낸다. 한 가지 응용으로, 프로세서(56)는 다른 동작은 하지 않고 전술한 결정만을 행하도록 구성(접속)된다. 다른 응용에서, 프로세서는 갭 간격을 결정하고 이 간격을 디스플레이하도록 디스플레이(58)에게 명령할 수도 있다.

도 5에 도시된 모든 요소들이 단일 용기(96)에 제공될 수 있을 것이다. 따라서, 갭 분석 장치(50)는 재충전 배터리용 하우징(98)과 배터리(72)용 하우징(100)을 포함할 수도 있다. 전체 갭 분석 장치(50)는 휴대가 가능할 수도 있다. 갭 분석 장치(50)는 도 6에 도시된 설계를 가질 수도 있다. 디스플레이(58)는 용기(96)에 부착된다. 포트(60, 64)가 용기(96)의 최상부나 혹은 측면에 제공될 수도 있다. 한 가지 응용으로, 포트(60)는 출력 포트와 공통 포트를 포함하고, 포트(64)는 입력 포트와 공통 포트를 포함한다.

스위치(92)(이것은 장치를 온/오프 상태로 전환한다)는 스위치(84)(배터리 테스트 스위치)와 두 개의 LED 표시기(110, 112)가 접목되도록 배치될 것이다. 예를 들어, 재충전 가능 배터리(68)가 로드되지 않을 때 LED 표시기(110)는 붉은 색이고, 배터리가 최적 상태일 때 LED 표시기(112)는 녹색일 것이다. 재충전 배터리(68)의 충전 상태를 나타내기 위해 전술한 것보다 더 많거나 더 적은 LED가 사용될 수도 있을 것이다. 전압 신호를 출력 포트(60)로 전송하기 위해 스위치(80)가 용기(96)의 측면에 배치될 수도 있다. 선택 사양으로, 배터리(68, 72) 중 하나 혹은 둘 모두를 충전하기 위해 전력 포트(114)가 위치될 수도 있다. 한 가지 응용으로, 출력 포트(60)에 전압을 제공하고 갭 분석 장치(50) 내부의 여러 유닛에 전력을 제공하기 위해 전력 포트(114)가 이용될 수도 있다.

이후, 갭 분석 장치(50)의 활용이 도 7과 관련하여 논의된다. 선택적 단계(700)에서, 조작자는 재충전 가능 배터리(68)를 테스트하기 위해 스위치(86)를 닫는다. 비록 이 단계가 의무적인 것은 아니더라도, 이 단계를 수행하면 갭 측정이 정확해질 수 있다. 단계(702)에서, 갭 전력 분석기(50)가 근접 계측기(20)(도 3 참조)의 적절한 전선에 연결된다. 단계(704)에서, 스위치(80)가 닫혀서, 재충전 가능 배터리(68)를 전압 멀티플라이어 유닛(52)에 연결한다. 전압 신호는 출력 포트(60)로 전송된 다음, 프로브(18)로 전송된다.

프로브(18)가 갭의 측정을 수행한 이후에, 신호가 입력 포트(64)와 프로세서(56)로 제공된다. 결국, 단계(706)에서, 프로세서(56)에서 전압이 결정되는데, 이 전압은 측정된 갭에 대응한다. 단계(708)에서, 프로세서(56)의 명령하에 디스플레이(58)는 결정된 전압을 디스플레이한다. 그러므로, 갭 분석 장치(50)의 조작자는 장치를 이용하기 위한 어떠한 설정도 기억할 필요가 없고, 기존 장치에서처럼 다수의 버튼을 누를 필요도 없으며, 두 개의 서로 다른 장치(전원 및 멀티미터)를 다룰 필요도 없고, 상해를 입을 수 있는 고전압(220V)의 전원과 작업하지 않아도 된다.

도 8에 예시된 예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석 장치를 이용해 터보 머신에서 갭을 측정하는 방법이 존재한다. 이 방법은, 갭 분석 장치를 턴온하기 위해 제 1 스위치를 누르는 단계(800)와, 재충전 가능 배터리가 가동상태(operational)임을 라이트 표시기가 나타내는지 결정하기 위해 제 2 스위치를 누르는 단계(802)와, 갭 분석 장치의 출력 및 입력 포트를 프로브에 접촉시키는 단계(804)와, 전압을 프로브로 보내고 갭을 나타내는 신호를 수신하기 위해 갭 분석 장치상의 제 3 스위치를 누르는 단계(806)와, 갭 분석 장치의 디스플레이상에 갭과 관련된 전압을 디스플레이하는 단계(808)를 포함한다. 한 가지 응용으로, 이 방법은 전술한 단계만을 포함한다.

도 9에 예시된 다른 예시적인 실시예에 따르면, 갭 분석기(120)는 도 5의 실시예에 도시된 것처럼 두 개의 배터리가 아닌 배터리(122)를 구비할 것이다. 배터리(122)는 프로브에 전송될 신호를 발생하는데 이용되고, 마이크로프로세서(124)와 여러 가지 관련 전자 장치에 전원을 공급하며, 디스플레이(126)를 활성화한다. 배터리(122)는 예를 들면 12V를 갖는 DC 배터리이다. 배터리는 선택적인 충전 포트(128)에 연결될 수도 있고, 스위치(80)를 통해 갭 분석기(120)의 전자 장치에 연결될 수도 있다. 스위치(80)는 갭 분석 장치(120)를 온/오프 상태로 전환하도록 구성된다. 이와 관련하여, 일단 스위치(80)가 갭 분석 장치를 턴온하면, 장치 사용자는 이 장치를 프로브에 연결만 하면 되고, 장치는 자동적으로 갭의 값을 판독하므로, 예컨대 추가로 버튼을 누를 필요가 없어짐을 유의하자. 정류기(130)와 다이오드(132)가 배터리(122)와 전압 안정화 장치(54d) 사이에 제공될 수도 있다.

배터리(122)의 전압은 마이크로프로세서(124)에 제공되고, 이 마이크로프로세서는 다른 원하는 기능을 제공하거나 보호하는 전자 장치와 관련이 있다. 예를 들어, 회로(134)는 시간을 제공하는 디지털 클록일 수도 있고, 스위치(136)는 디스플레이(126)와 관련된 조명 시스템(138)을 활성화할 수도 있다. 전압 멀티플라이어 유닛(52)은 도 5의 것과 유사할 수 있으며, 다른 전압 안정화 장치(54e)는 도 5의 장치(54a)와 유사할 수 있다. 전자 장치를 예컨대 200mA 이상의 고전류로부터 보호하기 위해 퓨즈(142)가 입력(64)에 제공될 수 있을 것이다.

도 9에 도시된 실시예는 마이크로프로세서에 의해 제어되는 충전 표시기와 통합된 디스플레이(126)를 가질 수도 있다. 다시 말해서, 갭 분석기의 용기에 표시기를 구비하는 대신에, 디스플레이(126)가 특정 영역에 배터리 기호와 이 배터리에 남아 있는 에너지량을 나타낼 수도 있다. 또한, 도 9에 도시된 회로도를 이용하는 갭 분석기가 출력 포트(60), 공통 포트(62) 및 입력 포트(64)를 수용하는 하나의 물리적 커넥터(146)(도 10 참조)를 구비하도록 설계될 수도 있다. 따라서, 이 예시적인 실시예에 따르면, 단일 배터리가 두 개의 배터리 대신에 이용되고, 단일 커넥터가 세 개의 포트 모두와 관련해 이용되며, 디스플레이는 마이크로프로세서에 의해 제어되는 통합형 충전 표기시를 구비하고, 디스플레이를 밝히는 하나의 스위치가 존재한다.

도 10은 갭 분석기(120)의 외관을 도시한다. 디스플레이(126)와 커넥터(146)를 보유하는 용기(144)를 주목하자. 커넥터(146)는 포트(60, 62, 64)를 포함할 것이다. 하우징(148)은 장치 배터리(122) 하나만 보유하도록 구성된다. 디스플레이(126)는 배터리(122)의 상태를 보여주는 전용 영역(150)을 갖는다. 도 6에 도시된 실시예와 유사한 온/오프 스위치(80)가 용기(144)에 배치될 수 있다. 그러나, 배터리를 테스트하는 스위치(84)가 없는 것에 유의해야 하는데, 마이크로프로세서(124)가 이 테스트를 자동으로 수행해주기 때문이다. 또한 LED(110, 112)도 없음에 유의해야 하는데, 이들의 역할이 디스플레이(126)의 영역(150)에 의해 수행되기 때문이다.

개시된 예시적인 실시예는 간단한 방식으로 터보 머신에서 갭을 측정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이 설명은 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 할 것이다. 반대로, 예시적인 실시예는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상과 범주에 포함되는 대체안, 수정안, 등가물도 포괄하도록 의도되었다. 더욱이, 예시적인 실시예의 상세한 설명에서, 다양한 특정 세부사항들은 청구된 발명의 포괄적인 이해를 제공하기 위해 설정된 것이다. 그러나, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 이러한 특정 세부사항 없이도 다양한 실시예들이 실시될 수 있음을 이해할 것이다.

비록 본 발명의 예시적인 실시예의 특징들 및 요소들이 특별한 조합으로 실시예에서 설명되었더라도, 실시예의 다른 특징 및 요소가 없이도 각각의 특징이나 요소가 단독으로 이용될 수 있으며, 혹은 각각의 특징이나 요소가 본 원에 개시된 다른 특징 및 요소와의 다양한 조합으로 이용될 수도 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 동일한 것을 실시할 수 있게 하기 위해, 모든 장치 혹은 시스템을 구성 및 이용하는 것과 모든 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하여, 전술한 내용은 예를 이용하여 주제를 개시한다. 특허를 받을 수 있는 주제의 범주는 특허청구 범위에 의해 제한되며, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 사람이 생각할 수 있는 다른 예들도 포함할 것이다. 이러한 다른 예들은 특허청구의 범위의 범주 내에 있도록 의도된다.

20 : 근접 계측기 40, 50 : 갭 분석 장치
52 : 전압 멀티플라이어 54 : 전압 안정화 유닛
56 : 프로세서 58 : 디스플레이
80, 84, 92 : 스위치 88 : 마이크로프로세서

Claims

터보 머신(a turbo-machine)에서 갭(a gap)을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치(a gap analyzer device)에 있어서,
재충전 가능 배터리(a rechargeable battery)를 수용하도록 구성된 하우징(a housing)과,
상기 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛(a voltage multiplier unit)과,
상기 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어, 상기 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화시키도록 구성된 전압 안정화 유닛(a voltage stabilization unit)과,
상기 전압 안정화 유닛에 연결되어, 상기 사전 정의된 값을 갖는 전압을 프로브(a probe)에 출력하도록 구성된 출력 포트와,
상기 프로브로부터 상기 터보 머신의 상기 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와,
상기 입력 포트에 전기적으로 연결되어, 상기 신호와 관련된 전압을 결정하도록 구성된 프로세서 유닛과,
상기 프로세서 유닛에 연결되고, 상기 결정된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와,
상기 전압 안정화 유닛, 상기 전압 멀티플라이어 유닛 및 상기 디스플레이에 연결된 공통 포트와,
상기 갭 분석 장치를 온 및 오프로 전환하기 위해 상기 프로세서 유닛 및 상기 배터리 사이에 전기적으로 연결된 스위치를 포함하는
갭 분석 회로.
터보 머신에서 갭을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치에 있어서,
용기(a casting)와,
상기 용기의 내부에 형성되고, 재충전 가능 배터리를 수용하도록 구성된 하우징과,
상기 용기의 내부에 마련되며, 상기 재충전 가능 배터리에 연결되어 상기 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛과,
상기 용기의 내부에 마련되며, 상기 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어 상기 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화시키도록 구성된 전압 안정화 유닛과,
상기 용기에 부착되고, 상기 전압 안정화 유닛에 연결되며, 상기 사전 정의된 값을 갖는 상기 전압을 프로브로 출력하도록 구성된 출력 포트와,
상기 용기에 부착되고, 상기 프로브로부터 상기 터보 머신의 상기 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와,
상기 용기 내부에 마련되고, 상기 입력 포트에 연결되며, 상기 신호와 관련된 전압을 결정하도록 구성된 프로세서 유닛과,
상기 용기에 부착되고, 상기 프로세서 유닛과 연결되며, 상기 결정된 전압을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와,
상기 용기에 부착되고, 상기 전압 안정화 유닛, 상기 전압 멀티플라이어 유닛 및 상기 프로세서 유닛에 연결된 공통 포트와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 출력 포트를 상기 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 1 스위치와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 디스플레이를 다른 배터리에 전기적으로 연결하며, 상기 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 2 스위치와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 재충전 가능 배터리를 테스트하기 위해 상기 재충전 가능 배터리를 상기 프로세서 유닛에 전기적으로 연결하며, 상기 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 3 스위치를 포함하는
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 재충전 가능 배터리의 상기 전압은 9V 직류인
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전압 멀티플라이어 유닛의 상기 전압의 상기 사전 정의된 값은 24V와 30V 직류 사이인
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전압 멀티플라이어 유닛은 변압기(a voltage transformer)를 포함하는
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 안정화 유닛은,
상기 전압 멀티플라이어 유닛과 상기 출력 포트 사이에 마련된 제 1 안정화기와,
마이크로프로세서와,
상기 전압 멀티플라이어 유닛과 상기 마이크로프로세서 사이에 마련된 제 2 안정화기를 포함하는
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 디스플레이에 연결되고, 상기 디스플레이에 직류 전압을 공급하도록 구성된 배터리를 더 포함하는
갭 분석 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛은 상기 갭에 대응하는 전압 혹은 상기 갭의 길이만을 계산하도록 구성되고, 다른 측정량(other quantities)은 계산하지 않는
갭 분석 장치.
터보 머신에서 갭을 결정하도록 구성된 갭 분석 장치에 있어서,
용기와,
재충전 가능 배터리에 연결되어, 상기 재충전 가능 배터리의 전압을 사전 정의된 값까지 증가시키도록 구성된 전압 멀티플라이어 유닛과,
상기 전압 멀티플라이어 유닛에 연결되어, 상기 사전 정의된 값을 갖는 전압을 안정화시키도록 구성된 전압 안정화 유닛과,
상기 전압 안정화 유닛에 연결되며, 상기 사전 정의된 값을 갖는 전압을 출력하도록 구성된 출력 포트와,
상기 터보 머신의 상기 갭을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트와,
상기 입력 포트에 연결되며, 상기 신호와 관련된 전압을 계산하도록 구성된 프로세서 유닛과,
상기 프로세서 유닛과 연결되며, 상기 계산된 전압만을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이와,
상기 전압 안정화 유닛, 상기 전압 멀티플라이어 유닛 및 상기 프로세서 유닛에 연결된 공통 포트와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 출력 포트를 상기 재충전 가능 배터리에 전기적으로 연결하며, 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 1 스위치와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 디스플레이를 다른 배터리에 전기적으로 연결하며, 상기 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 2 스위치와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 재충전 가능 배터리를 테스트하기 위해 상기 재충전 가능 배터리를 상기 프로세서에 전기적으로 연결하며, 상기 사용자에 의해 직접 눌려지도록 구성된 제 3 스위치와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 보조 배터리가 방전되면 빛나도록 구성된 제 1 시각적 표시기(visual indicator)와,
상기 용기의 외부에 마련되고, 상기 보조 배터리가 충전되면 빛나도록 구성된 제 2 시각적 표시기를 포함하는
갭 분석 장치.
갭 분석 장치를 이용해 터보 머신에서 갭을 측정하는 방법에 있어서,
상기 갭 분석 장치를 턴온하기 위해 제 1 스위치를 누르는 단계와,
재충전 가능 배터리가 가동상태(operational)임을 라이트 표시기(a light indicator)가 나타내는지 결정하기 위해 제 2 스위치를 누르는 단계와,
상기 갭 분석 장치의 출력 및 입력 포트를 프로브에 접촉시키는 단계와,
전압을 상기 프로브로 보내고 상기 프로브로부터 상기 갭을 나타내는 신호를 수신하기 위해 상기 갭 분석 장치상의 제 3 스위치를 누르는 단계와,
상기 갭 분석 장치의 디스플레이상에 상기 갭과 관련된 전압을 디스플레이하는 단계를 포함하는
방법.