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KR970000030B1 - 스템 하중 측정 시스템 - Google Patents

스템 하중 측정 시스템 Download PDF

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KR970000030B1
KR970000030B1 KR1019880701568A KR880701568A KR970000030B1 KR 970000030 B1 KR970000030 B1 KR 970000030B1 KR 1019880701568 A KR1019880701568 A KR 1019880701568A KR 880701568 A KR880701568 A KR 880701568A KR 970000030 B1 KR970000030 B1 KR 970000030B1
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KR
South Korea
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stem
fastening
fastening member
movement
lvdt
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폴 진 앤더슨
존 에이. 맥멘나미
Original Assignee
모배츠 인코포레이티드
아더 지. 챠본뉴
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Abstract

내용 없음.

Description

스템 하중 측정 시스템
제1도는 밸브 및 밸브 작동기와 함께 사용된 본 발명에 따른 스템 하중 측정 시스템의 사시도.
제2도는 제1도의 스템 하중 측정 시스템의 스템 변형률 변환기(stam etrain transducer)의 부분 측면도.
제3도는 제2도의 평면도.
제4a도는 본 발명에 따른 스터드 부재(stud member)의 측면도.
제5도는 제1도의 스템 하중 측정 시스템이 전자 장치들의 개략도.
제6도는 본 발명에 따른 스터드 부재의 계합을 도시한 나사부의 부분도.
발명이 분야
본 발명은 대체로 변형 및 응력 측정 장치들의 분야에 관한 것이며, 특히 유동 제어 밸브 시스템들내의 나사 베어링 스템(thread bearing stem)들 상의 변형률(strain) 및 응력을 측정하기 위한 장치들에 관한 것이다.
발명의 배경
밸브 작동기(valve operator)내의 추력(thrust)을 측정하는 능력은 미합중국 특허 제4,542,649호에 기재된 Charbonneau 등의 발명의 출현이래로 점차적으로 중요해져 왔다. 보다 중요하게는, 작동기가 밸브에 부착되어 있는 동안 작동기 추력을 측정해야할 필요가 확인되어 왔다. Charbonneau 및 나머지 다른 사람들의 종래 기술은 상부 베어링 하우징에 장착된 부하 전지(load cell)들을 이용하여 밸브 스템이 폐쇄 위치로부터 개방위치로 올려져서 장착된 부하 전지를 칠 때 스템 하중(stem load)을 측정한다. 스템 하중을 측정하는 부하 전지 기술은, 많은 밸브 작동기 설계들이 부하 전지가 장착될 수 있는 상부 베어링 하우징을 가지고 있지 않으므로, 항상 이용할 수 있는 것이 아니다.
발명의 요약
간단히 기술하면, 본 발명은 밸브 작동기에 의해 구동되는 밸브 스템상에 걸리는 하중을 측정하기 위한 방법 및 관련 장치로 구성된다. 본 발명의 방법은 금속들의 응력 및 변형률, 및 특히 나사식 축(threaded shaft)들에 관계된 공지된 원리들 및 시방(specification)들을 이용하며, 또한 본 발명의 독특한 장치와 결합하여 상기 원리들 및 시방들을 적용한다. 본 발명의 방법 및 장치는 스템이 하중을 받을 때 밸브 스템의 나사부의 변형(deformation)을 탐지 및 측정한다. 측정된 변형은 스템상에 가해진 하중의 결정을 위한 계산 장치에 기록 및 입력된다. 적합한 실시예에 있어서는, 압축 변형 및 압출 하중들이 측정 및 결정되나, 인장에 대해서도 기도될 수 있다.
본 발명의 장치는 스템과 함께 이동되도록 밸브 스템의 나사부에 단단하고 고정되게 체결되는 독특한 나사 체결 조립체(thread gripping assembly)로 구성된다. 체결 조립체는 서로에 대해 상대적으로 이동하지만 나사부의 시험 부분(test segment)(또는 게이지 길이로도 칭해짐)을 한정하는 나사부에 고정되게 부착되어 있는 격설된 관계 지점(reference poing)들을 포함한다. 밸브 스템의 금속 본체가 하중하에서 변형(즉, 압축 또는 인장)되면, 관계 지점들은 서로에 대해 상대적으로 이동한다. 따라서, 시험 부분의 변형은 관계 지점들의 이동에 의해 반영된다. 관계 지점들의 상대 이동은 본 발명의 장치에 의해 탐지, 측정 및 기록된다. 적합한 실시예에 있어서, 측정된 변형은 하중이 계산되는 계산 장치로 다른 자료들과 함께 입력된다.
본 발명의 적합한 실시예에 있어서, 시험 부분의 변형은 하중하의 스템의 벤딩(bending)을 보상하기 위해 2개의 위치들에서 측정된다. 또한, 본 발명의 장치는, 클램핑 부재들과 협력하여, 밸브 스템의 나사부 상에의 체결을 성취하는데 도움이 되는 독특한 형상의 테이퍼진 원추형 체결 요소로 구성되어, 관련 지점들은 스템의 변형과 정확히 일치하게 이동한다. 본 발명의 방법 및 장치와 이에 의해 계산된 스템 하중은 크로스 산업(cross-industry)에 폭넓게 응용될 수 있으며, 또한, 이와같은 응용들을 제한함이 없이도, 본 발명은 Charbonneau 등에 의한 미합중국 특허 제4,542,649호에 대한 개량으로서 밸브 진단 산엡에 특수하게 응용될 수 있고, 상기 미합중국 특허 제4,542,649호는 본 명에서에 참조로 인용된다.
따라서, 본 발명의 목적은 밸브 스템이 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동할때 작동기 구동되는 밸브 스템상의 하중을 측정하기 위한 방법을 마련하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브 스템의 나사부상에 측정 장치들을 장착함으로써 밸브 스템 하중을 측정하기 위한 방법 및 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하중을 받는 밸브 스템의 변형을 측정하기 위한 방법 및 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 나사부에 고정되게 체결되어 부하에 따른 나사축의 변형을 탐지하기 위한 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부한 도면들을 참조한 이하의 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
적합한 실시예의 상세한 설명
이제 도면들에 대해 보다 상세히 설명하면, 도면들 내의 동일한 참조번호들은 전 도면들에 걸쳐서 동일한 부품들을 나타내며, 제1도는 적합한 작동 환경내에 있는 본 발명의 장치를(부분 개략적인 형태로) 도시한다. 프로세스 파이프(process pipe)(12)에는, 게이트 밸브로 도시한, 밸브(13)이 갖추어져 있다. 밸브(13)은 밸브 스템(15)에 의해, 파이프(12)내의 유체 유동에 수직하게 상하로 이동된다. 밸브 스템(15)는, 밸브 작동기(16)으로 공지된, 전동 장치(gearing device)(16)에 의해 상하로 구동된다. 작동기(16)은 요크(yoke)(17)에 의해 밸브(13)위에 장착된다. 적합된 실시예들에 있어서, 작동기는 핸드 휘일(18)에 의해 수동으로 작동되거나 또는 모터(19)에 의해 모터 작동된다.
제1도에서 알 수 있는 바와 같이, 스템 변형률 변환기(24)는 밸브 스템(15)의 나사부(20)상에 장착된다. 제2도 및 3도에 상세히 도시한 바와 같이, 스템 변형률 변환기(24)는 좌측 클램프 이분체(left clamp half)(25) 및 우측 클래프 이분체(26)으로 구성된다. 좌측 클램프 이분체(25)는 지지판(28)을 포함하며 상기 지지판(28)에는 상부 체결판(upper gripping plate)(29) 및 장착 브래킷(30)이 단단히 부착되어 있다. 하부 체결판(31)은, 보울트(35)들에 의해 지지판(28)에 분리 자재하게 부착되어 있다. 선형 가변 차동 변환기(linear variable differential transducer : LVDT)(32)는 브래킷(30)에 부착되어 있으며 또한 상기 LVDT의 스타일러스(stylus)(코어 연장부(33)는 하부 체결판(31)의 정부면(34)와 접촉하고 있다. 우측 클램프 이분체(26)는 지지판(38)을 포함하며 상기 지지판(38)에는 상부 체결판(39) 및 장착 브래킷(40)이 부착되어 있다. 하부 체결판(41)은, 보울트(45)들에 의해, 지지판(38)에 분리자재하게 부착되어 있다. LVDT(42)는 브래킷(40)에 부착되어 있으며 또한 상기 LVDT의 스타일러스(코어 연장부)(43)은 하부 체결판(41)의 정부면(44)와 접촉하고 있다. LVDT들은 전압 출력 신호를 발생시키기 위해 고정 기부(stationary base)를 관통하게 이동하는 코어(core)를 가지고 있는 본 기술 분야에서 통상적인 형태로 되어 있다.
제3도는 제2도의 조립체의 평면도이며, 2개의 상부 판들(29),(39)만이 도시되어 있다. 그러나, 하부판들(31),(41)은 구조 및 조립에 있어서 유사하다. 4개의 체결판들(29),(31),(39),(41) 각각에는 전방 연부(50)을 형성하는 쐐기형 요부(wedge-shaped concavity)(50), 및 체결판을 각각의 지지판(28),(38)에 부착시키는 배면 연부(51)이 성형되어 있다. 단부들(52),(53)들에 보울트 채널들(54),(55)가 성형되어 있다. 2개의 스터드 수납 구멍들(58),(59)는 각각의 체결판(29),(31),(39),(41)의 전방연부(50)내로 드릴 가공되어 있으며, 각각의 구멍은 중심선(62)가 전압 연부의 쐐기의 한쪽 측면에 수직하게 위치되어 있다. 나사 채널(60),(61)에 의해 판(29),(31),(39),(41)의 배면 연부(51)로부터 각각의 구멍(58),(59)로 출입할 수 있다. 스터드 부재(63)(64)는 나사 채널(60)(61)을 관통하는 나사에 의해 각각의 구멍(58),(59)내에 고정된다. 스터드 부재(63),(64)는 구멍(58),(59) 내에서의 회전 및 축방향 이동에 대해 조절될 수 있다. 각각의 스터드 부재(63),(64)는 제4a도, 및 4b도에 보다 상세히 도시한 바와 같이, 원통형 본체(65) 및 테이퍼진 원추형 헤드(66)을 갖는 독특한 형태로 되어 있다. 적합한 실시예에 있어서, 헤드(66)의 원축각 a는 약 90°이다. 원추형 헤드(66)의 중심선(68)은 본체(65)의 중심선(69)로부터 편위되어 있다. 적합한 실시예에 있어서, 헤드 중심선(68)은 스터드 본체(65)의 반경의 약 1/2과 같은 거리만큼 편위되어 있다. 또한 제4a도는 나사부 채널(71)을 도시하며 나사는 상기 나사부 채널(71)에 의해 스터드 부재(63),(64)를 구멍(58),(59)내에 고정시킨다. 키이 구멍(key hole)(72)는 스터드 부재 내에서 헤드 단부쪽에 드릴가공되어 있다.
이제 제1도 및 5도에 대해 설명하면, 본 발명의 장치의 전자 부분은 조절 장치(conditioning device)(75)에 전력을 공급하는 전력 공급부(74)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 조절 장치(74)는 LVDT를 (32),(42) 각각에 대해 조절 모듈(conditioning module)(77),(78)을 포함한다. 각각의 조절 모듈(77),(78)은 전선(79),(80)을 따라서, 각각의 LVDT(32),(42)에 여전 전력을 제공하며 또한 LVDT 신호를 받는다. 적합한 실시예에 있어서, 모듈들(77),(78)은 LVDT 신호를 복조(demodulation) 및 증폭시켜, LVDT 출력을 필터링된 하이 레벨 DC 신호(filtered high level DC signal)로 변환시킨다. 이와 같은 모듈들은 선반 재고(loff-the shelf)로 사용 가능하다. 또한 조절 장치(75)는 2개의 조절 모듈들(77),(78)로부터의 출력 신호들을 조절 장치로부터 출력된 신호로 결합시키는 가산 모듈(summing module)(81)을 포함한다. 가산 장치는 증폭기(82), 분리된 입력 저항기들 R1및 R2,(저항기 R3및 R4를 포함하는) 피드백 루우프(83), 및 바이어스 전류 보상 저항기(bias-current compensationg resistor) R5를 포함한다. 저항기들의 저항값들은 적절한 출력을 마련하도록 선택함으로써 변경될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 있어서는, 가산 모듈(81)로부터의 출력은 조절 모듈들(77),(78)로부터의 2개의 신호들의 평균값이나(이와 같은 경우에, 저항값들은 R1=R2=10kΩ, R3=4.5kΩ, R4=1kΩ, R5=2.5kΩ이며, R3-R4쌍은 5kΩ으로 조절 가능함), 다른 실시예에 있어서는, 가산 모듈 출력은 2개의 조절 모듈 신호들의 합이다(R1=R2=10kΩ, R3=9.5kΩ, R5=4.3kΩ이며, R4=1kΩ으로 조절가능함).
조절 장치(75)로부터의 출력 신호는 케이블(85)를 따라 오실로스코우프와 같은, 기록 장치(86)으로 보내지며, 상기 기록 장치(86)에서는 신호값들이 기록되어 가시적으로 관찰될 수 있다. 조절 장치(75)로부터의 전압 신호는 기록 장치(86)에서 대응하는 거리 측정값과 관계가 있다. 기록 장치(86)으로부터, 거리값을 연산 장치(computing device)로 전달되는데, 이는 케이블(88)에 의해 컴퓨터로 전자적으로 전달되거나, 또는 키이 패드(key pad)에 의해 계산기(calculator)로 수동으로 전달된다.
작동
전술한 장치를 장착된 스템 변형 변환기(24)를 통해 밸브 스템과 연결시킨다. 실제로, 밸브 스템이 이완된 상태(즉, 압축 응력이 전혀 걸리지 않는 상태)로 되도록 밸브(13)을 부분적으로 개방되고 또한 밸브(13)의 시이트(seat)에서 빠져나오게 견인하는 것이 가장 좋다. 이때 스템 변형률 변환기(24)를 요크(17)의 정부 근처에서 밸브 스템(15)의 나사부(20)에 장착한다. 이와 같은 방식에, 있어서, 밸브(13)을 재차 폐쇄시키면, 변형률 변환기는 밸브 하우징(14)의 정부와 접촉하지 않는다. 밸브 스템(25)상에 스템 변형률 변환기(54)를 장착하기 전에, 클램프 이분체들(25),(26)을 전술한 바와 같이 조립한다. 하부 체결판들(31),(41)을 각각의 지지판들(28),(38)에 이동하지 못하게 보울트 체결한다. 하부 체결판들(31),(41)은, 지지판(28),(38)에 부착되었을 때, LVDT 장착 브래킷들(30),(40)으로부터 격설된다. 제2도에 도시한 바와 같이, 변환기(24)의 장착은 밸브 스템(15)의 나사부(20)에 2개의 클램프 이분체들(25),(26)을 밸브 스템(15)의 축방향평면(90)의 양쪽상의 하나의 클램프 이분체(25),(26)과 정렬시킴으로써 성취된다. 제3도에 도시한 바와 같이, 여러 체결판들(29),(31),(39),(41)의 쐐기형 요부(50)은 스템(15)를 포위한다. 모든 체결판들(29),(31),(39),(41)의 스터드 부재들(63),(64)를 나사 채널(60),(61)내의 나사에 의해 각각의 스터드 수납 구멍들(58),(59)내로 단단히 견인한다. 클램프 이분체들(25),(26)이 나사부(20)상에 정렬되면, 여러 스터드 부재들(63),(64)의 테이퍼진 원추형 헤드(66)들을 스템 나사부들의 골(valley)(91)들내로 돌출시켜 각각의 헤드(66)들의 하나의 골내로 돌출하게 한다(제6도 참조). 헤드(66)의 원추형 형상은 다양한 크기의 나사부들 상에의 스터드 부재(63)의 미끄럼 끼워맞춤(snung fit)에 도움이 된다. 선단(tip)(67)의 편위 특성(offset nature)은 쌍을 이루는 상부판들(29),(39)와 쌍을 이루는 하부 체결판들(31),(41)을 평행한 정렬로 유지하기 위하여 주 나사부들의 피치 및 리이드에 대한 보상(compensationg)에 도움이 된다. 여러 스터드 부재들의 테이퍼진 원추형 헤드(66)들을 나사골(91)들 내에 양호하게 끼워맞춤될 수 있도록 본체 중심선(69)들을 중심으로 회전시켜, 쌍을 이루는 체결판의 거의 평행한 정렬을 마련한다. 적합한 실시예에 있어서, 일단 2개의 클램프 이분체들(25),(26)이 스템(15)상에 정렬되게 장착되면, 2개의 상부 체결판들(29),(39)내의 4개의 스터드 부재들(63),(64)의 본체 중심선(69)들은 모두 다 밸브 스템의 축방향 평면(90)에 수직한 단일 평면내에 있으며, 또한 2개의 하부 체결판들(31),(41)내의 4개의 스터드 부재들(63),(64)의 본체 중심선(69)들은 모두다 축방향 평면(90)에 수직한 단일 평면내에 있다. 적합하게는, 여러 스터드 헤드(66)들의 중심선(68)들은 가능한한 본체 중심선(69)의 각각의 평면에 근접해 있다. 본체 중심선(69)를 중심으로 하는 스터드 부재들(63)(64)의 회전은 키이 구멍 (72)들 내로 핀을 삽입시켜 상기 핀을 레버로서 사용함으로써 이루어진다. 나사 채널들(60),(61)내의 나사들에 의해 스터드 부재들(63),(64)를 더 이상 이동하지 못하게 구멍들(58),(59)내에 체결한다. 쌍을 이루는 체결판들(29),(39) 및 (31),(41)을 보울트 채널들(54),(55)를 관통하는 보울트들(56),(57)에 의해 스템(15) 둘레에 함께 견인한다.
스터드 부재들(63),(64)의 헤드 중심선(68)들은, 스템(15)상에 관계 지점들을 표시하는 관계 지점들로서 작용한다. 관계 지점들은 밸브 스템(15)상의 시험 부분 또는 게이지 길이(L)를 한정한다. 체결판들(29),(31),(39),(41)의 대응하는 관계 지점들(헤드 중심선들) 사이의 축방향 거리를 측정한다. 즉, 좌측 이분체 체결판들(29),(31)의 스터드 부재(63)들의 헤드 중심선(68)들 사이의 거리, 좌측 이분체 체결판들(29),(31)의 스터드 부재(64)들의 헤드 중심선(68)들 사이의 거리, 및 우측 이분체 체결판들(39),(41)의 스터드 부재(63)들의 헤드 중심선(68)들 사이의 거리, 및 우측 이분체 체결판들(39),(41)의 스터드 부재(63)들의 헤드 중심선(68)들 사이의 거리를 측정한다. 상기 4개의 거리들의 평균값을 게이지 길이 L로 취하여 연산 장치(87)의 메모리(memory)내로 입력시킨다. LVDT들 (32),(42)는 전술한 바와 같이, 기록 장치(86)에 연결된 조절장치(75)에 연결되어 있다. 적합한 실시예에 있어서, 각각의 LVDT(32), (42)는, 클램프 이분체들이 밸브 스템(15)에 장착되어 있을 때 LVDT들(32),(42)의 코어[스타일러스 (33),(43)]들이 밸브 스템의 중심선으로부터 같은 거리만큼 반경 방향으로 180°격설되도록, 각각의 클램프 이분체(25),(26)에 장착되어 있다. 이때, 하부 체결판들(31),(41)을 각각의 지지판(28),(38)에 고정시키는 보울트들(35),(45)는 하부 체결판(31),(41)이 보울트들(56),(57)에 의해 밸브 스템(15)에 체결되나 LVDT 장착 브래킷(30),(40)에 대해서는 자유롭게 이동할 수 있도록 제거한다.
이때 밸브 스템(16)을 수동으로 하는 밸브 작동기(16)의 모터 작동에 의해 하향 구동되어 밸브(13)을 폐쇄시키다, 밸브(13)이 폐쇄 위치에 착좌되면 밸브 스템내에 압축 하중(스템 하중)이 걸린다. 스템 하중은 토오크가 작동기를 분리시키는 밸브 작동기 이동(trip)으로 전환될 때까지(또는 수동 작동을 멈출때까지) 계속해서 증가한다.
스템(15)에 걸리는 압축 하중은 결국 스템을 제조하는 변형 가능 재료의 압축을 가져온다. 스템(15)가 압축되면, 거리 L로 한정되는, 스템의 시험 부분(게이지 길이)은 비례적으로 압축된다. 시험 부분이 압축되면, 하부 체결판들(31),(41)은 LVDT 장착 브래킷(30),(40)에 대해 이동한다. 관계면들(34),(44)는 LVDT 스타일러스(33),(43)을 이동시켜 시험 구간의 길이(L)에 있어서의 변화 (△L)를 나다내는 신호를 발생시키도록(본 기술 분야에 있어서 공지된 바와 같이) LVDT 코어와 기부 사이의 상대 이동을 야기시킨다. 만일 시험 부분이 벤딩(bending)되면, 한쪽 클램프 이분체의 관계 지점들 사이의 거리는 증가하나, 다른쪽 클램프 이분체의 관계 지점들 사이의 거리는 감소한다는 것을 알 수 있다. 각각의 LVDT(32),(42)는 상대증가 또는 감소는 나타내는 △L을 검출하여 신호를 보낸다. 전술한 바와 같이, 각각의 LVDT(32),(42)로부터의 신호는 각각의 조절 모듈들(77),(78)로부터 실값(real value)들이 합산되거나, 평균되거나, 또는 다른 방식으로 조절되는 가산 장치(81)를 거쳐, 조절된 신호가 디스플레이(display)되거나, 또는 다른 방식으로 기록되는 기록 장치(86)으로 보내진다. 적합한 실시예들에 있어서는, 시험 길이 L의 변화(△L)의 시간 관련 트레이스(time related trace)가 기록 또는 디스플레이된다. 이와 같은 트레이스(93)의 샘플은 제5도에 도시되어 있다. 기록 장치(86)에 기록된 거리값은 전술한 바와 같이 연산 장치내로 입력된다. 기록과 연산 단계들은 결합 가능하다.
스템 하중의 실제값의 최종 결정은 재료 및 탄성체 역학(strength of materials and elastic bodies)의 원리들을 기초로 한다. 다음의 식들은 본 기술에 있어서 공지되어 있으며 또한 적절하다.
변형률=△L/L
응력=(변형률)×(탄성 계수)
힘=(응력)×(응력 면적)
나사 구간에 대한 응력 면적은 최소 피치 직경(P)와 최소 골지름(K)의 평균값(mean)에 기초를 둔다. 따라서,
응력 면적=π[(P+K)/4]2
그러므로, 연산 장치(87)에 의해 다음 계산이 성취된다.
F=π[△L·E/L]×[(P+K)/4]2
여기에서, F는 스템 하중이다.
L은 조절 장치(75)에 의해 측정된 대로이다. 만일 가산 장치(81)이 평균 △L과 상이한 출력을 발생시키면, 상기 식은 적절히 수정되어야 한다.
E는 스템 재료의 탄성 계수이다.
L은 미리 측정된 스템 시험 부분의 길이이다.
P는 나사부 형상에 따른 나사부(20)의 최소 피치 직경이다.
K는 나사부 형상에 따른 나사부(20)의 최소 골지름이다.
본 명세서에 있어서, 스템 변형률 변환기(24)는 더 크게 발명된 시스템의 일부로서 기재되어 있으나, 그 자체가 독특하며 또한 다른 나사식 스템 환경들에도 적용된다.
본 명세서에 기재된 적합한 실시예는 2개의 관계 지점들 사이의 상대 이동을 탐지 및 측정하기 위해 LVDT를 사용하나, 동일 목적을 성취하기 위해 그밖의 다른 이동 탐지 장치들을 사용하는 것도 본 발명의 범위내에 포함된다.
본 발명의 적합한 실시예는 시험 부분을 한정하고 또한 시험 부분의 한계들을 한정하는 관계 지점들을 추적하기 위해 스템 변형률 변환기(24)를 사용하나, 본 발명의 보다 고가인 장치 및 방법에 있어서, 동일 목적을 성취하기 위해 그밖의 다른 방법들을 이용하는 것도 본 발명의 범위내에 포함된다.
이상 본 발명의 적합한 실시예들에 대해서만 상세히 기술하였으나, 본 발명은 전술하고 또한 첨부한 특허청구의 범위내에 한정한 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위내에서 다양하게 변화 및 변경될 수 있다.

Claims (5)

  1. 나사식 스템의 하중 결정 방법에 있어서, 스템의 하중을 해제하는 단계와, 스템을 따라 제1관계 지점을 한정하도록 스템의 나사부들을 체결하는 단계와, 스템을 따라 제2관계 지점을 한정하도록 제1관계 지점으로부터 축방향으로 변위된 위치에서 스템의 나사부들을 체결하는 단계와, 스템을 따라 제1관계 지점을 한정하도록 제1관계 지점으로부터 원주 방향으로 변위된 위치에서 스템의 나사부들을 체결하는 단계와, 스템을 따라 제4관계 지점을 한정하도록 제1관계 지점으로부터 원주 방향으로 변위되고 제3관계 지점으로부터 축방향으로 변위된 위치에서 스템의 나사부들을 체결하는 단계와 관계 지점들 사이에서 축방향으로 하중을 받지 않은 거리를 측정하는 단계와, 스템을 압축하기 위해 스템에 하중을 가하는 단계와, 제1길이 변화를 얻기 위해 스템의 압축 등 제1 및 제2관계 지점 사이의 상대 이동을 탐지 및 측정하는 단계와, 제2길이 변화를 결정하기 위해 스템의 압축 중 제3 및 제4관계 지점 사이의 상대 이동을 탐지 및 측정하는 단계와, 제1 및 제2길이 변화의 평균을 정하는 단계와, 위와 같이 결정된 평균 길이 변화(△L)과 상기에서 측정된 하중을 받지 않은 거리(L) 및 식 F=△L E A/L(여기서, E는 탄성 계수, A는 스템의 나사부 특성에 의거한 응력 면적임)을 사용하여 스템에 하중으로 걸리는 힘을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나사식 스템의 하중 결정 방법.
  2. 하중을 받는 나사식 스템내의 변형을 감시하기 위한 변형률 감시 장치에 있어서, 스템의 길이를 따라 제1관계 지점을 한정하도록 나사식 스템의 나사부들을 체결하기 위한 제1나사 체결 수단과, 스템의 길이를 따라 제2관계 지점을 한정하도록 상기 제1관계 지점으로부터 축방향으로 변위되어 나사식 스템의 나사부들을 체결하기 위한 제2나사 체결 수단과, 스템의 길이를 따라 제3관계 지점을 한정하도록 상기 제1관계 지점으로부터 원주방향으로 180°변위되어 나사식 스템의 나사부들을 체결하기 위한 제3나사 체결 수단과, 스템을 따라 제4관계 지점을 한정하도록 상기 제2관계 지점으로부터 원주 방향으로 180°변위되고 상기 제3관계 지점으로부터 축방향으로 변위되어 나사식 스템의 나사부들을 체결하기 위한 제4나사 체결 수단과, 상기 제1관계 지점과 상기 제2관계 지점 사이의 상대 이동을 탐지하여 상기 상대 이동을 나타내는 전기 신호를 발생시키기 위한 제1이동 탐지 수단과, 상기 제3관계 지점과 상기 제4관계 지점 사이의 상대 이동을 탐지하여 상기 상대 이동을 나타내는 전기 신호를 발생시키기 위한 제2이동 탐지 수단과, 상기 제1 및 제2이동 탐지 수단으로부터의 상기 신호들을 소정 방식으로 결합하기 위한 조절 수단을 포함하고, 이에 의해 스텝 내의 변형을 나타내는 파라미터가 마련되는 것을 특징으로 하는 변형률 감시 장치.
  3. 하중을 받는 스템 또는 다른 대칭 물체의 축방향 변형 감시 장치에 있어서, 스템을 따라 위치한 제1체결 부재와, 제1체결 부재와의 사이에 축을 해제 가능하고 견고하게 체결하기 위해 상기 제1체결 부재와 협동하는 제2체결 부재와, 상기 제1체결 부재로부터 축방향으로 변위된 위치에서 스템을 따라 위치된 제3체결 부재와, 제3체결 부재와의 사이에 축을 해제 가능하고 견고하게 체결하기 위해 상기 제3체결 부재와 협동하는 제4체결 부재와, 상기 제1 및 제3체결 부재 사이의 상대 이동의 축방향 성분을 탐지하여 상기 축방향 성분을 나타내는 전기 신호를 발생시키는 제1이동 탐지 수단과, 상기 제2 및 제4체결 부재 사이의 상대 이동의 축방향 성분을 탐지하여 상기 제2 및 제4체결 부재 사이의 상기 축방향 이동 성분을 나타내는 전기 신호를 발생시키는 제2이동 탐지 수단과, 상기 제1이동 탐지 수단으로부터의 상기 신호와 상기 제2이동 탐지 수단으로부터의 상기 신호를 소정 방식으로 결합하기 위한 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제3체결 부재가 스템에 작용하는 힘에 응답하여 상태 이동하고, 상기 제2 및 제4체결 부재가 스템에 작용하는 힘에 응답하여 상대 이동하며, 이에 의해 스템 내의 축방향 변형을 나타내는 파라미터가 마련되는 것을 특징으로 하는 축방향 변형 감시 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1이동 탐지 수단이 적어도 상기 제1체결 부재에 장착된 LVDT와 상기 제3체결 부재에 장착된 충돌면을 포함하고, LVDT 코어 요소가 상기 충돌면에 접촉하여 상기 제1 및 제3체결 부재 사이의 축방향 상대 이동에 따라 LVDT 기부 요소에 대해 상대 이동하고, 상기 제2이동 탐지 수단이 적어도 상기 제2체결 부재에 장착되는 제2LVDT와 상기 제4체결 부재에 장착된 제2충돌면을 포함하고, 상기 제2LVDT의 LVDT 코어 요소가 상기 제2충돌면에 접촉하여 상기 제2 및 제4체결 부재 사이의 축방향 상대 이동에 따라 상기 제2LVDT의 기부 요소에 대해 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 축방향 변형 감시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1LVDT의 상기 코어 요소는 상기 제2LVDT의 상기 코어 요소가 상기 제2충돌면에 접촉하는 위치로부터 축의 중심선에 대해 180°변위된 위치에서 상기 제1충돌면에 접촉하고, 상기 접촉 위치들이 축의 중심선으로부터 동일한 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 축방향 변형 감시 장치.
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