KR101871775B1 - 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법

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KR101871775B1

Publication number: KR101871775B1
Application number: KR1020160102372A
Authority: KR
Inventors: 신광진
Original assignee: (주)쌍용영월산기
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-07-09
Anticipated expiration: 2036-08-11
Also published as: KR20180017872A

본 발명은 로터리 킬른이 원활하게 회전하도록 지지하는 서포트 롤러에 부가되는 하중의 변화 및 서포트 롤러의 변형률을 측정하여 서포트 롤러의 마모 및 변형 등의 문제를 감시할 수 있도록 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은, 냉간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계, 열간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계, 및 실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계를 포함하고, 실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계는 상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징에 가해지는 하중을 측정하는 단계인 것을 구성적 특징으로 한다.

로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법{ALIGNMENT MANAGEMENT METHOD OF ROTARY KILN}

본 발명은 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터리 킬른이 원활하게 회전하도록 지지하는 서포트 롤러에 부가되는 하중의 변화 및 서포트 롤러의 변형률을 측정하여 서포트 롤러의 마모 및 변형 등의 문제를 감시할 수 있도록 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 시멘트 제조를 위해 필요한 생석회를 얻기 위해 석회석을 가열하는 등의 공정에 사용되는 로터리 킬른(ratary kiln)은 일반적으로 도1에 도시된 바와 같이 원통형으로 구성된 동체(1), 동체의 일단부의 석회석 투입구(1a), 동체에 투입하기 전에 석회석을 예열하기 위한 투입구(1a) 외측의 예열기(6), 석회석이 가열되어 얻어진 생석회를 배출하기 위한 동체 타단부의 배출구(1b), 및 배출구(1b) 외부에서 동체의 내부를 가열하기 위한 버너(7)를 포함한다. 또한, 동체(1)의 외측 둘레면 중앙에는 종동기어(2)가 설치되어 있고 그 종동기어(2)의 하부 일측에는 구동모터(4)가 구동됨에 따라 회전력이 발생되는 구동기어(5)가 기어 결합되어 있다. 그리고 상기 동체(1)의 외측 둘레면 양단에는 복수의 타이어 링(3)이 설치되어 있고 타이어 링(3)의 하부 양측에는 한 쌍의 서포트 롤러(8)가 각각 접촉되어 있다.

이러한 구성의 로터리 킬른은, 예열기에서 예열된 석회석이 투입구(1a)를 통하여 장입시킴과 동시에 구동모터(4)와, 배출구(1b)의 외부에 설치된 버너(7)를 작동시킨다. 구동모터(4)가 작동되면 회전축(4a)에 설치된 구동기어(5)가 회전하게 되어 그 구동기어(5)에 기어 결합된 종동 기어(2)가 회전하게 되므로 종동 기어(2)가 설치된 동체(1)도 회전하게 되며, 동체(1)의 외측 둘레면 양단에 설치된 타이어 링(3)은 서포트 롤러(8)에 접촉된 상태로 회전하게 되므로 상기 동체(1)가 원활하게 회전되는 것이다.

그런데 원통형으로 조립된 내화 벽돌의 외부 주위에 원통형의 쉘이 설치된 형태로 구성되는 동체가 구동 모터에 의해 회전 운동하는 경우 동체는 서포트 롤러에 접촉된 상태로 회전하게 되므로 쉘과 서포트 롤러 사이에 금속 표면 보호 피막제를 공급하여 쉘과 서포트 롤러가 달라붙는 형상을 억제하거나 하중 분산을 도모하고 쉘과 서포트 롤러의 표면의 마모나 손상을 방지할 수 있다,

로터리 킬른의 얼라인먼트 측정 방법은 크게 냉간 및 열간 상태 측정으로 나눌 수 있으며, 종래에는 로터리 킬른 설치시 표시된 기준선을 기준으로 하여 킬른 정지시 서포트 롤러 사이의 거리, 구동 모터의 전류를 측정하거나, 작업자가 외부 상태를 시각적으로 관찰함으로써 얼라인먼트를 검사하고, 동체의 마킹된 중심선을 기준으로 서포트 롤러를 재배치함으로써 서포트 롤러에 대한 하중을 분산시키는 방법으로 얼라인먼트를 관리하고 있다.

한편, 쉘은 상당한 중량을 갖는 긴 원통형 구조를 갖기 때문에 구동 모터에 의한 회전이 비틀림이 발생하며, 따라서 내화 벽돌의 박리되는 문제도 발생하게 되는데, 이러한 현상을 예방하기 위해 특허출원 제1997-0014301호는 로터리 킬른의 쉘과 타이어 링의 회전상태를 측정하여 쉘의 비틀림 맥동 회전 유무를 측정하는 방법 및 장치를 개시하고 있으나, 이러한 방법은 서포트 롤러에 실제로 가해지는 하중을 측정하고 있지는 않다.

본 발명의 목적은 동체의 회전중에 서포트 롤러에 직접 가해지는 하중 변동을 측정하여, 얼라인먼트를 관리함으로써 로터리 킬른을 안정화할 수 있는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은

원료의 투입 및 배출이 가능하도록 제공되고, 구동 수단에 연계되어 회전가능하게 지지되는 쉘과, 쉘의 외측 둘레에서 두 개의 써포트 롤러에 의해 회전가능하게 각각 지지되는 타이어 링을 다수 개 포함하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법에 있어서,

냉간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계,

열간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계, 및

실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계를 포함하고,

실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계는 상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징에 가해지는 하중을 측정하는 단계인 것을 구성적 특징으로 한다.

원료의 투입 및 배출이 가능하도록 제공되고, 구동 수단에 연계되어 회전가능하게 지지되는 쉘과, 쉘의 외측 둘레에서 두 개의 써포트 롤러에 의해 회전가능하게 각각 지지되는 타이어 링을 다수 개 포함하고,

상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징 하부에는 스트레인 게이지 로드 셀(strain gauge load cell)이 장착되어 상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징에 가해지는 하중을 측정하는 것을 구성적 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은 로터리 킬른의 동체의 길이 또는 타이어 링의 수량에 상관없이, 서포트 롤러에 실제로 부가되는 하중을 실시간으로 측정할 수 있다.

본 발명에 따르는 로터리 킬른 얼라인먼트 관리 방법은 서포트 롤러의 마모와 변형을 검출하여, 얼라인먼트를 최적의 상태로 조정할 수 있다.

본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은 얼라인먼트를 최적의 상태로 조정하여 로터리 킬른의 돌발적인 작동 중지를 예방할 수 있으며, 로터리 킬른의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은 서포트 롤러에 실제로 부가되는 하중을 실시간으로 측정하여 로터리 킬른 내부에서 열처리되는 원료의 소성 상태를 추측할 수 있다.

도1은 일반적인 로터리 킬른의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명에 따라 측정되는 로터리 킬른의 쉘의 외부 표면과 타이어 링의 라이너 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 타이어 링의 외경을 측정하는 위치를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 써포트 롤러의 원주를 측정하는 위치를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 구동 기어와 종동 기어 사이의 틈새를 나타내는 도면이다.
도6 및 도7은 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 타이어 링의 레벨을 측정하는 위치를 나타내는 도면이다.
도8은 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 타이어 링의 중심과, 타이어 링에 대응하는 두 개의 써포트 롤러의 중심 사이의 수평거리를 나타내는 도면이다.
도9a 내지 도9c는 일 실시예에 따르는 로터리 킬른의 제1 내지 제3 타이어 링에 대응하는 써포트 롤러 위치 조정량 계산 방법을 나타내는 도면이다.
도10a는 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 쉘 변위량의 측정하는 위치를 나타내는 도면이고, 도10b는 쉘의 길이 방향 및 원주 위치에 따라 측정된 변위량을 나타내는 그래프이고, 도10c는 측정된 쉘 변위량에 따라 제1 내지 제3 타이어 링의 편심 처짐을 나타내는 분포도이다.
도11a 및 도11b는 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 쉘의 변형율 계산을 위해 변위를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법을 도면을 참고로 설명한다.

로터리 킬른의 여러 기계 요소에 대한 얼라인먼트 측정은 냉간 측정 및 열간 측정으로 나눠질 수 있는데,

냉간(冷間) 측정으로는

1-1. 투입구 및 배출구의 실링(sealing) 상태 점검,

1-2. 타이어 링의 라이너(liner) 및 스토퍼(stopper) 마모상태 점검,

1-3. 타이어 링 및 써포트 롤러의 마모량 점검,

1-4. 종동 기어(girth gear)의 마모량 및 구동 기어와의 틈새(top clearance 및 back lash) 측정

1-5. 로터리 킬른의 각각의 타이어 링의 레벨 및 치수 확인, 및

1-6. 로터리 킬른의 쉘의 변형량 측정이 있고,

열간(熱間) 측정으로는

2-1. 로터리 킬른의 쉘의 미끄러짐(slip) 양 측정, 및

2-2. 로터리 킬른의 쉘의 변형율(ovality) 측정이 있으며, 이하 냉간 측정 및 열간 측정에 대해 도면을 참고로 설명한다.

1-1. 투입구 및 배출구의 실링(sealing) 상태 점검

로터리 킬른의 동체의 투입구 및 배출구의 실링은 운전자의 육안으로 실시되는데, 마모, 변형, 탈락으로 인해 교체되어야 할 실링 부품의 수량을 육안으로 관찰하여 교체한다.

1-2. 타이어 링의 라이너(liner) 및 스토퍼(stopper) 마모상태 점검

표1은 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 타이어 링과 타이어 링 스토퍼의 접촉 상태를 측정한 결과의 일 예를 나타낸다.

측정 결과, 각각의 스토퍼의 마모 상태는 양호한 편이나 제2 및 제3 타이어 링의 경우, 운전 중에 좌우 이동이 많은 것을 알 수 있으며, 따라서 스토퍼의 교체가 필요한 것으로 판단된다.

표2는 도2에 도시된 바와 같이, 로터리 킬른의 쉘의 외부 표면과 타이어 링 내부의 라이너(liner) 사이의 간격과, 라이너의 슬립(slip)을 측정한 결과의 일 예를 나타낸다.

구분	제1 타이어 링		제2 타이어 링		제3 타이어 링
	투입구	배출구	투입구	배출구	투입구	배출구
간격(d)(mm)	15.0	15.0	12.0	12.0	16.0	16.0
슬립(mm)	50.0		45.0		30.0
형상

로터리 킬른의 쉘의 외부 표면과 타이어 링 내부의 라이너(liner) 사이의 적정한 간격은 7mm로, 표2와 같은 측정 결과를 갖는 경우, 제2 타이어 링의 간격(d) 12 mm는 측정 오차 범위 내에 있는 것으로 간주되지만, 제1 타이어 링과 제3 타이어 링의 경우 각각의 라이너와 쉘의 외부 표면 사이의 간격이 너무 크기 때문에 제1 타이어 링과 제3 타이어 링 각각의 라이너가 마모된 것으로 판단되며, 따라서 라이너의 교체가 필요한 것으로 판단된다.

1-3. 타이어 링 및 써포트 롤러의 마모량 점검

표3은 도3에 도시된 바와 같이 각각의 타이어 링에 대해 타이어 링 측면의 중심과, 중심으로부터 좌우로 각각 200mm 간격으로 이격된 지점에서 외경을 측정한 결과의 일 예를 나타낸다(단위: mm).

구분	위치 1	위치 2	위치 3
제1 타이어 링	13816	13816	13815
제2 타이어 링	13815	13816	13816
제3 타이어 링	13816	13815	13816

측정 결과, 위치1 내지 위치3에서 각각의 타이어 링의 외경은 큰 차이가 없으며, 따라서 제1 내지 제3의 타이어 링 모두 마모 상태가 양호한 것으로 판단된다.

표4는 도4에 도시된 바와 같이 각각의 타이어 링 하부에서, 쉘의 회전에 따라 회전하는 타이어 링을 지지하며 회전하는 두 개의 써포트 롤러에 대해, 써포트 롤러 측면의 중심과, 중심으로부터 좌우로 각각 200mm 간격으로 이격된 지점에서 원주를 측정한 결과의 일 예를 나타낸다(단위: mm).

구분		위치 1	위치 2	위치 3
제1 타이어 링	제1 써포트 롤러	3925	3925	3925
제1 타이어 링	제2 써포트 롤러	3925	3925	3925
제2 타이어 링	제1 써포트 롤러	3925	3925	3925
제2 타이어 링	제2 써포트 롤러	3925	3925	3925
제3 타이어 링	제1 써포트 롤러	3925	3925	3925
제3 타이어 링	제2 써포트 롤러	3925	3925	3925

로터리 킬른의 써포트 롤러의 적정한 원주는 3925mm로, 측정 결과, 각각의 써포트 롤러의 원주는 위치 1, 2, 3에서 모두 동일하여 써포트 롤러의 마모 상태가 양호한 것으로 판단된다.

1-4. 종동 기어(girth gear)의 마모량 및 구동 기어(pinion gear)와의 틈새(top clearance 및 back lash) 측정

A. 종동 기어 치합 상태 확인

종동 기어(girth gear)의 마모량 및 구동 기어와의 틈새(back lash) 측정을 위해, 도5에 도시된 바와 같이 종동 기어와 구동 기어의 치합 상태를 확인한다. 종동 기어의 중심이 열간 운전 중에도 투입구쪽으로 편중되어(d₂(mm) 만큼) 치합 상태가 변경되는 이유는 타이어 링 양측의 스토퍼가 이동하기 때문으로, 마모 또는 손상, 변형된 스토퍼를 교체할 필요가 있다.

B. 종동 기어와 구동 기어 사이의 틈새(top clearance 및 back lash) 측정

표5는 구동 기어와 종동 기어 사이의 틈새, 즉, 톱 클리어런스(top clearance, D₁) 및 백 래시(back lash, D₂)는 도6에 도시된 바와 같이 측정된 일 예인데, 톱 클리어런스(D₁)는 기준치와 단지 작은 차이를 보여, 써포트 롤러 조정만으로도 기준치 안으로 조정할 수 있다.

구분	기준치	측정치
톱 클리어런스(D₁)	6.5 ~ 8.5mm	10.6mm(냉간)
백 래시(D₂)	3.15 ~ 4.2mm

1-5. 로터리 킬른의 각각의 타이어 링의 레벨 및 치수 확인

표6은, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 각각의 교각(pier) 위에서 쉘의 외주에 설치되는 타이어 링의 하부와, 타이어 링의 제1 써포트롤러 및 제2 써포트롤러 각각의 교각 상의 제1 위치(①) 및 제2 위치(②) 사이의 거리(h)와, 제1 타이어링의 중심과 제2 타이어링의 중심 사이의 경사(S₁) 및 제2 타이어링의 중심과 제3 타이어링의 중심 사이의 경사(S₂)를 측정한 값의 일 예이다.

구분	제1 써포트롤러		제2 써포트롤러
구분	위치 ①	위치 ②	위치 ①	위치 ②
제1 타이어링	130.0	232.0	130.5	232.0
경사(S₁)	0.030		0.030
제2 타이어링	745.9	847.9	746.4	848.9
경사(S₂)	0.030		0.030
제3 타이어링	1361.8	1463.8	1362.3	1465.8

측정 결과, 타이어 링 사이의 경사(S₁, S₂)는 일정하고, 각각의 타이어 링에 대한 제1 써포트 롤러의 제1 위치 및 제2 위치와, 제2 써포트 롤러의 제1 위치 및 제2 위치에서 측정된 레벨(h)은 큰 차이가 없어 별도로 레벨을 조정할 필요가 없다고 판단된다.

표7은, 도8에 도시된 바와 같이, 각각의 타이어 링의 중심과, 각각의 타이어 링에 대응하는 두 개의 써포트 롤러의 중심 사이의 수평거리를 측정한 값을 나타내는 일 예이다(단위 : mm).

구분	제1 타이어 링		제2 타이어 링		제3 타이어 링
구분	제1 위치 (①)	제2 위치 (②)	제1 위치 (①)	제2 위치 (②)	제1 위치 (①)	제2 위치 (②)
제1 써포트롤러	1411.5	1417	1414	1410.5	1410	1412
제2 써포트롤러	1411.5	1410	1411.5	1414.5	1411.5	1411.5

이 경우, 제1 터이어 링의 제1 써포트 롤러의 제2 위치에서의 수평거리(1417mm)는 제1 위치에서의 수평거리(1411.5mm)보다 현저히 길고, 제2 타이어 링의 제1 써포트 롤러의 제1 위치에서의 거리(1414mm)는 제2 위치에서의 거리(1410.5mm)보다 길고 제2 써포트 롤러의 제2 위치에서의 거리(1414.5mm)는 제1 위치에서의 거리(1411.5mm)보다 긴 것으로 관찰되었으며, 이 경우 제2 타이어 링의 제1 및 제2 써포트롤러의 중심 위치 조정이 필요하다고 판단된다.

도9a 내지 도9c는 일 실시예에 따르는 로터리 킬른의 제1 내지 제3 타이어 링에 대응하는 써포트 롤러 위치 조정량 계산 방법을 나타내는 도면이다.

계산치에서 측정치를 감산하여 계산된 조정량(CC1, CC2)이 (-) 값이면 두 써포트 롤러의 중심쪽으로, (+)값이면 두 써포트 롤러의 바깥쪽으로, 대응하는 써포트 롤러의 위치를 이동시킨다.

1-6. 로터리 킬른의 쉘의 변위량 측정

일 실시예에 따르면, 로터리 킬른의 쉘 변위량은 도10a에 도시된 바와 같이, 로터리 킬른의 투입구로부터 각각 800, 1200, 5000, 25960, 26960, 29200, 30200, 46460, 47460, 49690, 51040mm 떨어진 지점에서 쉘의 원주에 대해 8개의 지점에서 측정하고, 그 측정 결과는 표8과 같다.

보정값	제1 타이어링			제2 타이어링				제3 타이어링
위치	800	1200	5000	25960	26960	29200	30200	46460	47460	49690	51040
1	-5	-3	-3	-1	-2	1	-2	-2	1	3	1
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	17	7	1	-1	-1	0	1	4	7	0	-3
4	15	7	-1	-1	1	0	0	-1	4	-6	-13
5	-5	-5	-3	1	3	1	-1	4	5	-4	-9
6	-20	-14	-3	3	2	2	3	-1	0	-2	-5
7	-13	-13	-5	3	1	1	4	3	1	-3	-5
8	-7	-11	-3	4	3	0	-1	-2	0	1	-1

도10b는 쉘의 길이 방향 및 원주 위치에 따라 측정된 변위량을 나타내는 그래프이고, 도10c는 측정된 쉘 변위량에 따라 제1 내지 제3 타이어 링의 편심 처짐을 나타내는 분포도이다. 일반적인 변위 허용 값은 타이어링 부의 경우 ±5mm이고, 나머지 쉘 부분은 ±15mm인데, 도10a 내지 도10c에 도시된 바와 같이, 투입구에서 제 1 타이어링의 쉘 6 ~8 위치에서 편심 처짐 현상이 나타나는 것을 알 수 있으며, 이것은 투입구 측 실링의 마모가 주원인일 것으로 판단된다.

로터리 킬른의 열간 측정은 실제 사용온도에서 실시하는 것이 바람직하지만, 로터리 킬른 점검을 위해 원료를 투입하지 않은 상태에서, 실제 사용 온도로 가열하는 것은 많은 비용을 필요로 하기 때문에, 로터리 킬른의 쉘 표면 온도가 150 ~ 200℃까지 가열된 상태에서 열간 측정을 실시한다.

2-1. 로터리 킬른의 쉘의 미끄러짐(slip) 양 측정

쉘의 미끄러짐은, 정지 상태에서 타이어 링과 쉘의 접하는 위치에 표시(marking)를 한 후, 임의의 기준 회수만큼 쉘을 회전시킨 후, 쉘과 타이어 링의 마킹 사이의 간격을 측정함으로써 알 수 있는데, 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 쉘 미끄러짐 기준값은 25mm/1회전 이하이다.

2-2. 로터리 킬른의 쉘의 변형율( ovality ) 측정

로터리 킬른의 쉘의 원주 방향 변형, 즉 쉘이 1회전 하는 동안 쉘의 위치에 따라 각각 다른 곡률 반경을 취하는 현상(맥동 회전)은 로터리 킬른의 쉘의 모든 부분, 특히 타이어 링 영역에서 불가항력적이다.

이 변형은 크게

1) 써포트 롤러의 반력에 의한 타이어 링의 변형,

2) 회전 정점에서 쉘과 타이어 링 사이의 간극에 의해 쉘이 변형되거나 편평해지는 경우의 두 가지가 있다.

이 두 변형은 쉘 내부의 내화벽돌에 전달되어 그 수명에 치명적 영향을 미치게 되는데, 그 문제를 예방하기 위해서 두 변형의 정도를 주기적으로 측정 관리하여 적절한 시기에 적절한 대책을 시행하여야만 한다.

쉘의 변형 정도를 나타내는 쉘의 변형율은 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 각각의 타이어 링의 측면 중심으로부터 각각 투입구 및 배출구 측으로 1m 떨어진 위치에서 쉘의 원주에 대해 균일한 간격으로 3지점에서 쉘의 곡률반경 변화(ΔH= a - b)를 측정하여 식(1)에 따라 계산한다(OD는 쉘의 외경, a는 쉘의 기준 곡률반경, b는 쉘의 측정 곡률반경).

변형율(ovality)= {(4 x OD²)/3} x ΔH 식(1)

표9는 본 발명의 일 실시예에서 따라 각각의 타이어 링의 측면 중심으로부터 각각 투입구 및 배출구 측으로 1m 떨어진 6개의 위치에서 측정, 계산된 변형율의 예이다.

구분	측정치(%)
	제1 타이어 링		제2 타이어 링		제3 타이어 링
	①	②	③	④	⑤	⑥
ⓐ	0.37	0.39	0.37	0.34	0.21	0.17
ⓑ	0.42	0.36	0.51	0.42	0.3	0.25
ⓒ	0.41	0.34	0.52	0.36	0.26	0.19
평균	0.40	0.36	0.46	0.37	0.25	0.21

쉘의 변형은 로터리 킬른의 중심이 기하학적 중심으로부터 벗어나도록 하여, 타이어 링과 써포트 롤러의 표면 사이의 불규칙한 접촉이 발생하도록 하여, 타이어 링과 써포트 롤러 표면과 측면의 과열, 불규칙한 압력, 균열 및 결함을 초래한다. 허용되는 변형율은 예를 들어, 0.35 ~ 0.4%이나, 동체 또는 쉘의 크기에 따라서 허 용되는 범위는 변동된다. 측정된 결과 중 제2 타이어 링의 경우 허용되는 수준보다 15% 이상 높은 값을 나타내어, 쉘의 슬립 양과 쉘과 타이어 링 사이의 간극의 관리 및 조정이 필요하다.

이상과 같은 로터리 킬른의 여러 기계 요소에 대한 얼라인먼트 측정은 실제 가동 상태에서 받는 하중과 상관없이, 냉간 및 열간 측정한 결과만을 사용하여 로터리 킬른의 운전을 관리한다. 또한 이상과 같은 로터리 킬른의 여러 기계 요소에 대한 문제점은 타이어 링, 써포트 롤러 등의 표면을 연마(재표면처리) 함으로써 해결된다.

또한, 이상과 같은 로터리 킬른의 여러 기계 요소에 대한 열간 및 냉간 측정 결과는 중앙 제어반의 메인 컨트롤러로 자동 또는 수동으로 전송되어 중앙 제어반에서 로터리 킬른의 전체 상태에 대해 원격으로 모니터링 할 수 있도록 하고, 각각의 측정 결과가 기준치를 벗어날 경우, 시각적/청각적 수단에 의해 운전자에게 알려 적절하게 대처할 수 있도록 함으로써 설비의 극단적인 파손 등을 방지할 수 있게 한다.

이상과 같이 냉간 및 열간 측정에 의해 로터리 킬른의 얼라인먼트를 관리하는 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 시스템은, 로터리 킬른의 동체의 길이 또는 타이어 링의 수량에 상관없이, 재료가 로터리 킬른의 쉘 내부에 투입되어 가열되어 열처리되면서 배출구쪽을 향해 이송되는 실제 구동시 써포트 롤러에 실제로 부가되는 하중을 실시간으로 측정하기 위해, 로터리 킬른의 타이어 링을 지지하는 써포트 롤러의 두 개의 베어링 하우징 중 하나의 베어링 하우징의 하부에 하중 측정 장치를 설치함으로써, 베어링 하우징의 변형량 및 실제 가해지는 하중을 직접 측정한다. 하중 측정 장치로는 스트레인 게이지 로드 셀(strain gauge load cell)을 사용할 있다. 이때, 스트레인 게이지 로드 셀은, 예를 들어, 탭 홀에 의해 베어링 히우징에 쉽게 부착할 수 있는 구조를 갖도록 구성된다.

각각의 써포트 롤러의 베어링 하우징 중 하나에 작용하는 실제 하중을 측정함으로써 대응하는 써포트 롤러에 가해지는 하중을 확인할 수 있으며, 각각의 타이어 링에 대응하는 제1 및 제2 써포트 롤러의 레벨을 미세 조정함으로써, 써포트 롤러에 가해지는 하중을 고르게 배분할 수 있어, 결과적으로 쉘의 얼라인먼트를 적절하게 조정하여 기계적 스트레스를 예방할 수 있다.

스트레인 게이지 로드 셀은 휴대용 중량 표시계(weight indicator)에 연결되어 회전시 써포트 롤러 변형에 따른 하중 불균형을 계수화하여 작업자가 현장에서 용이하게 확인할 수 있도록 하고, 그 측정 결과는 중앙 제어반의 메인 컨트롤러로 자동 또는 수동으로 전송되어 중앙 제어반에서 로터리 킬른의 전체의 써포트 롤러에 가해지는 실제 하중을 원격으로 모니터링 할 수 있도록 하고, 측정 결과가 기준치를 벗어날 경우, 시각적/청각적 수단에 의해 운전자에게 알려 적절하게 대처할 수 있도록 한다.

이상 설명한 본 발명에 따르는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법은 써포트 롤러에 가해지는 실제 하중을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 써포트 롤러에 가해지는 하중의 변화를 분석하여 로터리 킬른 내부의 원료 소성 상태를 추정할 수 있으며, 써포트 롤러, 타이어링 등의 극단적인 마모 또는 변형을 사전에 관리하여 설비의 돌발적인 정지를 방지하고, 설비의 수명을 연장할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 동체 1a : 투입구
1b : 배출구 2 : 종동기어
3 : 타이어 링 4 : 구동 모터
5 : 구동 기어 6 : 예열기
7 : 버너 8 : 서포트 롤러

냉간시 간격(mm)

열간시 간격(mm)

원료의 투입 및 배출이 가능하도록 제공되고, 구동 수단에 연계되어 회전가능하게 지지되는 쉘과, 쉘의 외측 둘레에서 두 개의 써포트 롤러에 의해 회전가능하게 각각 지지되는 타이어 링을 다수 개 포함하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법에 있어서,
냉간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계,
열간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계, 및
실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계를 포함하고,
실제 구동시 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계는 상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징에 가해지는 하중을 측정하는 단계이고,
열간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계는 쉘의 미끄러짐 상태와 쉘의 변형율을 측정하는 단계이며,
상기 쉘의 변형율은,
변형율(ovality)= {(4 x OD²)/3} x ΔH 식(1)에 의해 계산되고,
여기에서, OD는 쉘의 외경, ΔH= a - b, a는 쉘의 기준 곡률반경, b는 쉘의 측정 곡률반경, a 및 b는 각각의 타이어 링의 측면 중심으로부터 각각 투입구 및 배출구 측으로 1m 떨어진 위치의 쉘의 원주에 대해 균일한 간격으로 3 지점에서 측정되는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 써포트 롤러에 대응하는 베어링의 하우징에 가해지는 하중은, 로터리 킬른의 타이어 링을 지지하는 써포트 롤러에 대응하는 두 개의 베어링 하우징 중 하나의 베어링 하우징의 하부에 하중 측정 장치를 설치하여 측정되는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법.
제1항에 있어서,
냉간 측정에 의한 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 단계는
투입구 및 배출구의 실링(sealing) 상태, 타이어 링의 라이너(liner) 및 스토퍼(stopper)의 마모 상태, 타이어 링 및 써포트 롤러의 마모 상태, 종동 기어(girth gear)와 구동 기어의 마모 상태 및 틈새, 타이어 링의 레벨 및 치수, 및 쉘의 변위를 측정 관리하는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법.
삭제
제2항에 있어서,
상기 하중 측정 장치에 의해 측정된 하중은 중앙 제어반의 메인 컨트롤러에 전송하는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른의 얼라인먼트 관리 방법.