KR100337738B1 - Motion Damper for Large Structures - Google Patents

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KR100337738B1
KR100337738B1 KR1019950705438A KR19950705438A KR100337738B1 KR 100337738 B1 KR100337738 B1 KR 100337738B1 KR 1019950705438 A KR1019950705438 A KR 1019950705438A KR 19950705438 A KR19950705438 A KR 19950705438A KR 100337738 B1 KR100337738 B1 KR 100337738B1
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energy absorbing
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damper
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KR1019950705438A
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Inventor
윌리암 헨리 로빈손
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윌리암 헨리 로빈손
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Abstract

두 부재 사이에 끼워넣어져서 두 부재 사이에서 유도되는 운동에너지를 흡수하기 위한 압출댐퍼는 외부 재킷(1), 납과 같은 소성 변형가능한 에너지 흡수재료(3), 유도운동이 일어나는 동안 납을 변형시키기 위하여 외부 재킷을 통해 이동하는 축(2)으로 구성되어진다. 납품 외부 재킷에 대해 고정될 수 있으며 축은 납을 통해 움직이는 직경이 감소되는 부분을 가진다. 변형적으로, 납은 축에 대해 고정될 수도 있으며 외부재킷은 에너지 흡수제를 통해 직경이 확대된 부분을 가진다. 에너지 흡수재료는 선택적으로 에너지 흡수재료의 전단 항복응력을 초과하는 수압을 받는 것이 바람직하다.The extrusion damper, which is sandwiched between the two members and absorbs the kinetic energy induced between the two members, has an outer jacket (1), a plastically deformable energy absorbing material (3) such as lead, In order to move through the outer jacket. It can be secured against the delivery outer jacket and the shaft has a portion that reduces the diameter moving through the lead. Alternatively, the lead may be fixed about the shaft and the outer jacket has an enlarged portion through the energy absorber. The energy absorbing material is preferably subjected to hydraulic pressure in excess of the shear yield stress of the energy absorbing material.

Description

대형 구조물용 운동 댐퍼Motion Damper for Large Structures

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 댐퍼를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the damper of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1도는 본 발명의 댐퍼의 일형태의 종단면 사시도,1 is a longitudinal sectional perspective view of one embodiment of the damper of the present invention;

제 2도는 제 1도의 댐퍼의 종단면도,2 is a longitudinal sectional view of the damper of FIG. 1,

제 3도는 제 1도 및 제 2도의 댐퍼와 유사한, 본 발명의 댐퍼의 또 다른 형태의 종단면도,3 is a longitudinal sectional view of another form of the damper of the present invention, similar to the dampers of FIGS. 1 and 2,

제 4도는 제 1도 및 제 2도의 댐퍼와 유사한, 본 발명의 댐퍼의 또다른 형태의 종단면도,4 is a longitudinal sectional view of another form of the damper of the present invention, similar to the dampers of FIGS. 1 and 2,

제 5도는 제 1도 및 제 2도의 댐퍼와 유사한, 본 발명의 댐퍼의 또다른 형태의 종단면도,5 is a longitudinal sectional view of another form of the damper of the present invention, similar to the dampers of FIGS. 1 and 2,

제 6도는 본 발명의 댐퍼의 또 다른 형태의 종단면도,6 is a longitudinal sectional view of another form of the damper of the present invention,

제 7도 및 제 8도는 본 발명의 압출 댐퍼의 설명에 인용되는 모어(Mohr) 원구성의 도시도,7 and 8 are views of Mohr original configuration cited in the description of the extrusion damper of the present invention,

제 9도는 제 1 도 내지 제 5도에 도시된 유형의 댐퍼에 적용되는 시험을 예시한 시간에 대한 축의 변위를 나타낸 그래프,9 is a graph showing the displacement of the axis over time illustrating the test applied to dampers of the type shown in FIGS.

제 10도는 제 9도의 변위 순환에 놓이는 제 1도 내지 제 5도에 도시된 유형의 댐퍼의 시간에 대한 하중 저항을 나타낸 그래프,10 is a graph showing the load resistance with respect to time of a damper of the type shown in FIGS. 1 to 5 in the displacement circulation of FIG.

제 11도는 연속하는 주기동안의 연속하는 이력 루프를 보인, 변위에 대한 제9도의 시험 순환중에 나타나는 하중 저항을 보인 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing the load resistance seen during the test cycle of FIG. 9 against displacement, showing a continuous hysteresis loop over successive periods.

본 발명은 다양한 구조물 및 장비에서 야기되는 운동 및 변위의 효과를 감소시키기 위한, 통상 압출 댐퍼로 불리우는 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to dampers, commonly referred to as extrusion dampers, for reducing the effects of motion and displacement caused in various structures and equipment.

본 발명의 댐퍼는 다리 또는 빌딩 따위의 대형 구조물에 사용되어 지진 또는 강풍에 의해 유도되는 운동의 효과를 감소시킨다. 댐퍼는 대형 또는 소형 이동물체의 운동을 감쇠시키는데 또한 사용될 수도 있다. 댐퍼는 산업기계 또는 엔진 등에서 일어나는 운동이나, 예를 들어 세탁기 따위의 가전기기에서 발생되는 운동을 감쇠시키는데 사용되거나, 운동, 진동 등을 감쇠시킬 필요가 있는 분야에서 사용될 수도 있다. 댐퍼는 열팽창에 의해 야기되는 변위를 감쇠시키기 위해 사용될 수도 있다. 본 발명의 댐퍼는 다양하게 응용될 수 있다.The dampers of the present invention are used in large structures such as bridges or buildings to reduce the effects of motion induced by earthquakes or strong winds. Dampers may also be used to dampen the motion of large or small moving objects. The damper may be used to attenuate a motion occurring in an industrial machine or an engine, for example, a motion generated in a home appliance such as a washing machine, or may be used in a field that needs to attenuate motion, vibration, and the like. Dampers may be used to dampen displacements caused by thermal expansion. The damper of the present invention can be applied in various ways.

[발명의 분야][Field of Invention]

특정 재료의 탄성 또는 소성 변형을 채용하여 에너지를 흡수하는, 압출 댐퍼로 불리우는 장치는 공지되어 있다. 미국 특허 제 3,833,093호에는, 원통형으로 된 가늘고 긴 외부 재킷 사이에 놓인 에너지 흡수재료와, 재킷내에서 길이방향으로 운동하는 축으로 구성된 형태의 압출 댐퍼가 개시되어 있다. 전형적으로, 흡수재료는 납으로 되어 있고, 재킷 및 축은 강으로 만들어진다. 재킷과 축의 양단부는 지진 또는 다른 유도운동이 일어나는 동안 서로 상대적으로 이동하도록 되어 있는 구조물내의 두 부재 사이에서 연결된다. "An Introduction to Seismic Isolation", R I Skinner, W H Robinson and G H McVerry, Wiley, 1993 에는 이들 장치 및 관련 장치에 관해서 전반적으로 기술되어 있다.BACKGROUND ART Devices known as extrusion dampers are known which employ an elastic or plastic deformation of a particular material to absorb energy. U. S. Patent No. 3,833, 093 discloses an extrusion damper in the form of an energy absorbing material sandwiched between an elongated outer jacket of cylindrical shape and an axis that moves longitudinally within the jacket. Typically, the absorbent material is lead and the jacket and shaft are made of steel. Both ends of the jacket and shaft are connected between two members in the structure that are adapted to move relative to each other during an earthquake or other guided motion. "An Introduction to Seismic Isolation", R I Skinner, W H Robinson and G H McVerry, Wiley, 1993, describe these devices and related devices as a whole.

납은 여러 가지 이유에서 바람직한 변형가능한 에너지 흡수재료이다.Lead is the preferred deformable energy absorber for a variety of reasons.

첫째, 납은 실온에서 다른 금속 및 그에 상당하는 플라스틱 재료와 비교하여 약 10.5 MPa 의 낮은 전단응력을 갖는다. 둘째, 납은 항복 변형에 후속 하여 비교적 신속히 재결정 및 관련 공정을 통해 그 기계적인 특성을 회복하는 바, 이는 통상의 온도에서의 주기적인 전단하에서 가공경화에 대한 현저한 저항을 제공한다. 셋째, 납은 이들 특성을 나타내는데 필요한 순도를 가지므로 쉽게 이용될 수 있다.First, lead has a low shear stress of about 10.5 MPa at room temperature compared to other metals and corresponding plastic materials. Secondly, lead recovers its mechanical properties relatively quickly following yield deformation through recrystallization and related processes, which provides significant resistance to work hardening under periodic shearing at normal temperatures. Third, lead is readily available because it has the purity needed to exhibit these properties.

실제로, 그러한 댐퍼들은 특정 구조물에 가해진 운동을 감쇠시킴으로써 구조물을 손상으로부터 보호하기 위해 개별적으로 설계된다. 그 거동은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 거의 사각형이고 실제로 비율이 독립적인 힘-변위 이력 루프를 갖는 이상적인 쿨롱 댐퍼의 거동과 거의 유사하다. 이들 장치의 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.Indeed, such dampers are individually designed to protect the structure from damage by damping the movement exerted on a particular structure. Its behavior is almost similar to that of an ideal Coulomb damper that has a nearly square and actually ratio independent force-displacement hysteresis loop over a wide frequency range. Research is actively conducted to improve the performance of these devices.

[발명의 요약][Summary of invention]

본 발명의 목적은 지진 차단 및 다른 용도에 사용되는 그러한 댐퍼의 성능을 향상시키는데 있다.It is an object of the present invention to improve the performance of such dampers used in seismic isolation and other applications.

본 발명에 따라, 두 부재 사이에 끼워넣어져서 두 부재 사이에서 유도되는 운동을 감쇠시키기 위한 댐퍼로서, 가늘고 긴 외부 재킷 수단과, 재킷 수단을 관통하여 유도운동이 일어나는 동안 외부 재킷을 통해 이동할 수 있도록 힘을 받는 축과, 외부 재킷 및 축 사이의 공간에 채워지는 소성 변형가능한 에너지 흡수재료로 구성되어지되, 여기서 에너지 흡수재료는 외부 재킷에 대해 고정되고, 축은 상기 유도운동이 일어나는 동안 에너지 흡수재료를 통해 힘을 받는 직경이 감소된 부분을 포함하며, 그리고/또는 상기 에너지 흡수재료는 축에 고정되고, 외부 재킷은 상기 유도운동이 일어나는 동안 에너지 흡수재료가 힘을 받는 직경이 확대된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼가 제공된다.According to the invention, a damper is inserted between two members to dampen the movement induced between the two members, the thinner outer jacket means being able to penetrate through the jacket means and move through the outer jacket during the induction motion. And a plastically deformable energy absorbing material filled in the space between the outer jacket and the shaft, wherein the energy absorbing material is fixed relative to the outer jacket and the shaft absorbs the energy absorbing material during the induction motion. A diameter reduced in force, and / or the energy absorbing material is fixed to the shaft, and the outer jacket includes an enlarged portion in which the energy absorbing material is forced during the induction motion. A damper is provided, characterized in that

에너지 흡수재료는 적어도 재료의 전단 항복응력에 가까운 정수압을 받는 것이 바람직하다. 에너지 흡수재료에 인가되는 정수압은 에너지 흡수재료의 전단 항복응력을 초과하는 것이 바람직하다. 정수압은 5 MPa 또는 그 이상인 것이 바람직하며, 10 - 100 MPa 인 것이 가장 바람직하다.The energy absorbing material is preferably subjected to hydrostatic pressure at least close to the shear yield stress of the material. The hydrostatic pressure applied to the energy absorbing material preferably exceeds the shear yield stress of the energy absorbing material. The hydrostatic pressure is preferably 5 MPa or more, most preferably 10-100 MPa.

에너지 흡수재료는 납인 것이 바람직하지만, 사용될 수 있는 다른 에너지 흡수재료에는 납 합금, 높은 온도, 예를 들어 200℃에서의 알루미늄, 주석, 아연, 황동, 철, 초소성 합금 또는 가공 경화비가 낮은 재료가 포함되며, 강립, 유리 비드, 알루미늄, 실리콘, 실리콘 카바이드 따위의 빽빽이 채워진 입상 재료 또는 매우 단단한 입상 재료가 또한 포함될 수도 있다.The energy absorbing material is preferably lead, but other energy absorbing materials that may be used include lead alloys, aluminum, tin, zinc, brass, iron, superplastic alloys or materials with low work hardening ratios at high temperatures such as 200 ° C. Also included are densely packed granular materials such as rigid, glass beads, aluminum, silicon, silicon carbide or very hard granular materials.

본 발명의 댐퍼는 지진 차단 분야에서 사용되어, 다리 또는 빌딩 따위의 대형 구조물에서의 지진에 의한 운동을 감쇠시키거나 초강풍으로 인한 흔들림을 감쇠시킨다. 댐퍼는 운동, 진동 따위를 감쇠시킬 필요가 있는 분야에서 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 댐퍼는 엔진 또는 다른 산업기계의 운동을 감쇠시키는데 사용될 수도 있다. 가정에서는, 본 발명의 댐퍼가 세탁기나 헤어 드라이어또는 식기 세척기에 사용되어 진동을 차단할 수도 있다. 본 발명의 소형 댐퍼는 비디오레코더 기구 등의 민감한 전자장치의 "마이크로아이솔레이터(microisolator)"로서 사용되거나 또는 그와 유사한 분야에서 사용될 수도 있다. 본 발명의 압출 댐퍼는 수많은 분야에서 사용될 수 있는 바, 본 발명은 지진 차단 댐퍼에만 국한되는것은 아니다.The damper of the present invention is used in the earthquake-blocking field, to damp the motion caused by the earthquake in a large structure such as a bridge or building or to damp the shaking caused by the super wind. Dampers may also be used in applications where there is a need to dampen motion, vibrations and the like. For example, the damper of the present invention may be used to dampen the motion of an engine or other industrial machine. In the home, the damper of the present invention may be used in a washing machine, a hair dryer or a dishwasher to block vibration. The small damper of the present invention may be used as a "microisolator" of a sensitive electronic device such as a video recorder mechanism or in a similar field. Extrusion damper of the present invention can be used in a number of fields, the present invention is not limited to earthquake blocking damper.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]Detailed Description of the Preferred Embodiments

제 1도 내지 제 5도에 도시된 댐퍼는, 강으로 만들어져 있으며, 도시된 바와같이, 원통형으로 이루어져 있지만 예를 들어 타원형 따위의 다른 단면 형상을 취할 수 있는 외부 재킷(1)을 각각 포함하고 있다. 각각의 경우, 축(2)은 화살표(A)방향으로 외부 재킷(1)을 관통하여 길이방향으로 이동할 수 있다. 축은 반드시 외부 재킷(1)의 중앙에 위치할 필요는 없으며, 다소간 편심된 위치에 놓일 수 있다. 축 또한 강으로 형성된다.The dampers shown in FIGS. 1 to 5 are each made of steel and, as shown, each comprise an outer jacket 1 which is cylindrical but can take other cross-sectional shapes, for example elliptical. . In each case, the shaft 2 can move longitudinally through the outer jacket 1 in the direction of arrow A. FIG. The shaft does not necessarily need to be located in the center of the outer jacket 1, but may be in a somewhat eccentric position. The shaft is also formed of steel.

외부 재킷(1)과 축(2) 사이의 공간은 납 따위의 소성 변형가능한 재료로 채워짐으로써, 사용할 때 축은 납은 통해 이동하게 된다.The space between the outer jacket 1 and the shaft 2 is filled with a plastically deformable material such as lead, so that the shaft moves through the lead when in use.

측(2)은 축의 일단부를 지지하는 지지부를 또한 형성하는 단부 캡(4) 및 부동하는 다른 측부에서 설치된 지지부(5)를 통해 이동한다. 관상 스페이서(6)는 단부 캡(7) 및 부동 지지부(5) 사이에 제공된다.The side 2 moves through an end cap 4 which also forms a support for supporting one end of the shaft and a support 5 provided on the other floating side. The tubular spacer 6 is provided between the end cap 7 and the floating support 5.

축(2)의 중앙부(2a)는, 도시된 바와 같이, 직경이 감소되어 있다. 제 1도는 댐퍼의 외형을 보여주고 있는 반면, 제 2도는 내지 제 5도는 이후에 언급되는 구성의 변화를 보여주는 종단면도 형태로 댐퍼를 보여주고 있다.The central portion 2a of the shaft 2 is reduced in diameter, as shown. Figure 1 shows the damper's contour, while Figures 2 through 5 show the damper in the form of a longitudinal cross-section showing the variation of the configuration mentioned later.

사용할 때, 댐퍼의 외부 재킷(1)은 적절한 기계적 커플링을 통해 빌딩 또는 다른 구조물의 부재중 어느 하나에 연결되며, 축은 운동이 야기되었을 때 상기한 부재에 대해 이동할 수 있는, 축의 단부(2b)를 통과하는, 또 다른 부재에 연결된다. 지진 차단 적용분야에서, 지진과 같은 운동이 일어나는 경우, 축(2), 특히 직경이 감소된 부분(2a)이 납 따위의 변형가능한 재료(3)를 통해 힘을 받음으로써, 운동 에너지가 소성 변형 에너지 및 열로 변환되고, 재결정 및 그밖의 다른 자연발생적인 회복공정중에 추가적으로 열로 변환됨으로써, 감쇠 효과가 일어나게 된다.In use, the outer jacket 1 of the damper is connected to one of the members of a building or other structure via a suitable mechanical coupling, and the shaft has an end 2b of the shaft, which can move relative to the member when movement is caused. Passing through, is connected to another member. In earthquake-blocking applications, when an earthquake-like motion occurs, the kinetic energy is plastically deformed, as the axis 2, especially the reduced diameter portion 2a, is forced through a deformable material 3 such as lead. Converted into energy and heat, and further converted into heat during recrystallization and other naturally occurring recovery processes, attenuating effects occur.

에너지 흡수재료는, 재료가 항상 압축상태에 놓이도록, 선택적으로 적어도 에너지 흡수재료의 전단 항복응력에 가깝거나 바람직하게는 그를 초과하는 정수압하에서 예비 응력을 받을 수도 있다. 납의 압력이 5 MPa 또는 그 이상인 경우, 전형적으로 10 MPa 내지 30 MPa, 그러나 최대 100 MPa 또는 그 이상이 효과적인 것을 발견하였다.The energy absorbing material may optionally be subjected to prestress under hydrostatic pressure, at least close to or preferably above the shear yield stress of the energy absorbing material, such that the material is always in a compressed state. When the pressure of lead is 5 MPa or more, it has been found that typically 10 MPa to 30 MPa, but up to 100 MPa or more is effective.

정수압의 효과에 대해서도 제 7도 및 제 8도에 도시한 모어 원 구성을 참조하여 간략히 설명하기로 한다. 모어 원 구성에 의하면, 응력의 적절한 텐서 설명을 이차원으로 나타낼 수 있다. 에너지 흡수재료에 인가되는 정수압은 그에 가해지는 세가지 주응력의 합의 1/3로서 한정된다. 제 7도에서, 정수압은 0 이고, 주인장응력 δx, 주압축응력 δy및 최대전단응력 δxy의 크기는 모두 같다. 제 8도에서, 전단응력 δxy와 동일한 정수압 p가 인가되었다. 그러면, 최소인장응력은 0이 됨으로써, 에너지 흡수재료는 항상 압축상태에 놓이게 된다. 따라서 에너지 흡수재료는장력을 갖게된다.The effect of the hydrostatic pressure will also be briefly described with reference to the mower circle configuration shown in FIGS. 7 and 8. According to the mower circle configuration, an appropriate tensor description of the stress can be expressed in two dimensions. The hydrostatic pressure applied to the energy absorbing material is defined as 1/3 of the sum of the three principal stresses applied thereto. In FIG. 7, the hydrostatic pressure is 0, and the magnitudes of the host stress δ x , the main compressive stress δ y and the maximum shear stress δ xy are all the same. In FIG. 8, hydrostatic pressure p equal to the shear stress δ xy was applied. The minimum tensile stress then becomes zero, so that the energy absorbing material is always in a compressed state. Thus, the energy absorbing material has tension.

제 2도 내지 제 5도에는, 납(3) (또는 다른 에너지 흡수재료)에 정수압을 인가하기 위한 다수의 장치가 도시되어 있다. 제 2도에 있어서, 고무 따위의 탄성재료(8)와 강 따위의 강성재료(9)로 된 층으로 구성된 블록이 관상 스페이서(6) 및 단부 캡(7) 사이에 제공되어 있다. 제 3도에 있어서는, 고무 따위의 탄성재료로 된 패드(10)가 흡수재료(3)의 양단부에 제공되어 있다. 두가지 경우 모두, 스페이서(5)는, 단부 캡(4)이 나사결합되었을 때 소정의 정수압이 납(3)에 인가될 수 있는 길이로 되어 있다. 제 4도에 있어서, 흡수재료(3)의 외부는 고무 또는 강화 고무 따위의 탄성재료 또는 다른 탄성재료로 된 슬리브에 둘러싸여 있다. 제 5도의 경우, 흡수재료는 탄성재료 층(12) 안에 완전히 채워져 있다.2 to 5 show a number of devices for applying hydrostatic pressure to the lead 3 (or other energy absorbing material). In FIG. 2, a block composed of a layer of elastic material 8 such as rubber and rigid material 9 such as steel is provided between the tubular spacer 6 and the end cap 7. In FIG. 3, pads 10 made of an elastic material such as rubber are provided at both ends of the absorbent material 3. In both cases, the spacer 5 is of a length such that a predetermined hydrostatic pressure can be applied to the lead 3 when the end cap 4 is screwed. In FIG. 4, the outside of the absorbent material 3 is surrounded by a sleeve made of elastic material such as rubber or reinforced rubber or other elastic material. In FIG. 5, the absorbent material is completely filled in the elastic material layer 12. As shown in FIG.

각각의 경우, 에너지 흡수재료(3)는 축(2) 둘레에서 외부 재킷(1)내의 소정의 위치에 직접 놓일 수도 있다. 제 4도 및 제 5도의 실시예에서, 고무 슬리브 또는 케이싱은, 축(2) 둘레에 놓인 후 납덩어리 둘레에서 연신될 수도 있고, 그 후 축과 납은 외부 케이싱내에 압착 끼워맞춤 된다. 그렇지 않으면, 납은 납을 관통하는 직경이 일정한 구멍을 갖춘 플러그로서 주조될 수도 있다. 납 플러그는 외부 케이싱 내에 삽입되며, 그 후 축은 납을 관통하는 중앙구멍내로 압착된다. 예를 들어 단부 캡(4) 또는 그에 상당하는 부재의 끼워맞춤에 의해, 압력이 납에 인가됨으로써, 납이 압축되어 움직이게 되어 축의 직경이 감소된 부분(2a)을 둘러싸게 된다.In each case, the energy absorbing material 3 may be placed directly at a predetermined position in the outer jacket 1 around the axis 2. In the embodiment of FIGS. 4 and 5, the rubber sleeve or casing may be stretched around the lead mass after being placed around the shaft 2, after which the shaft and lead are press fit into the outer casing. Otherwise, lead may be cast as a plug with a constant diameter hole through the lead. The lead plug is inserted into the outer casing, after which the shaft is pressed into a central hole through the lead. For example, by fitting the end cap 4 or a corresponding member, pressure is applied to the lead, whereby the lead is compressed to move around the portion 2a where the diameter of the shaft is reduced.

상기한 바와 같이, 댐퍼의 전반적인 단면 형상은 원통형, 그렇지 않으면 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 소정의 형상일 수 있다.As noted above, the overall cross-sectional shape of the damper may be cylindrical, otherwise elliptical, square, rectangular or other desired shape.

댐퍼의 축 및 다른 부분들은, 선택적으로 테플론, 자기, 질화 티타늄, 고경도 세라믹 재료, 유리 등으로 피복될 수도 있다.The shaft and other portions of the damper may optionally be coated with Teflon, porcelain, titanium nitride, hardened ceramic material, glass, and the like.

댐퍼의 조립시, 구성요소는 고온/고압 그리스 또는 다른 윤활유로 피복되는 것이 바람직하다.In assembling the damper, the components are preferably coated with hot / high pressure grease or other lubricant.

제 6도는 본 발명의 댐퍼의 또 다른 형태를 보인 것이다. 댐퍼는 원통형으로 이루어지는 것이 바람직하지만 다른 단면 형상을 취할 수 있는 강으로 된 외부 재킷(21)을 포함한다. 외부 재킷(21)의 일부에는 도시된 바와 같은 직경이 확대된 부분(21a)이 형성되어 었다. 양단부(22a)에서 확대되어 있는 축은 외부 재킷(21)을 관통한다. 축의 단부(22a)는 외부 재킷(21)내에서 플런저를 형성한다. 외부 재킷의 내부 구멍에 대해 축의 플런저 부분(22a)을 밀봉하기 위해, 셰브론(Chevron) 밀봉부재 따위의 밀봉부재(26)가 제공될 수도 있다. 축의 플런저 부분(22a)은 단면도로 도시되어 있다. 축의 단부는 적어도 한쪽에서 도면에 도시한 것 이상으로 외부 재킷 밖으로 연장됨으로써, 사용할 때 축이 소정의 위치에 연결될 수 있다. 축은 직경이 감소된 중앙부(22b)를 구비하고 있다. 도면에서, 축은 22c로 도시된 바와 같은 양단부에서 축의 직경이 큰 부분(22b)내로 나사결합되는 직경이 작은 중앙부(22a)를 갖춘 세 부분의 축으로서 도시되어 있다.6 shows another form of damper of the present invention. The damper preferably consists of a cylinder but includes an outer jacket 21 of steel that can take on a different cross-sectional shape. A part of the outer jacket 21 had a portion 21a of enlarged diameter as shown. The axis extended at both ends 22a penetrates through the outer jacket 21. The end 22a of the shaft forms a plunger in the outer jacket 21. In order to seal the plunger portion 22a of the shaft with respect to the inner hole of the outer jacket, a sealing member 26 such as a Chevron sealing member may be provided. The plunger portion 22a of the shaft is shown in cross section. At least one end of the shaft extends out of the outer jacket beyond what is shown in the drawings, so that the shaft can be connected to a predetermined position when in use. The shaft has a central portion 22b with a reduced diameter. In the figure, the shaft is shown as a three-part shaft with a small diameter central portion 22a which is screwed into the large diameter portion 22b of the shaft at both ends, as shown at 22c.

납(23) 또는 다른 에너지 흡수재료는 축(2)의 직경이 감소된 부분(22b)둘레에 고정된다. 납은 플런저 부분(22a)이 축의 중앙부(22b)위로 나사결합됨으로써 정수압을 받아 소정의 압력을 외부 재킷(1)내에 채워져 있는 납에 인가한다. 이와는 다른 구성을 취할 수 있다.Lead 23 or other energy absorbing material is secured around the reduced portion 22b of the shaft 2. The lead receives hydrostatic pressure by plunging the plunger portion 22a onto the center portion 22b of the shaft and applies a predetermined pressure to the lead filled in the outer jacket 1. A different configuration can be taken.

사용 할 때, 외부 재킷(21)은 빌딩 또는 다른 구조물의 부재중 어느 하나에 연결되며, 축의 일단부 또는 양단부는 운동이 야기되었을 때 상기한 부재에 대해 이동할 수 있는 또 다른 부재에 연결된다. 지진 차단 적용분야에서, 지진과 같은 운동이 일어나는 경우, 축은 외부 재킷(21)에 대해 이동하게 되어 외부 재킷내의 직경이 증가된 부분(21a)을 포함하는 외부 재킷(21)의 내부를 통해 납(23)에 힘을 가함으로써, 운동 에너지가 소성 변형 에너지 및 열로 변환되고, 재결정 및 그밖의 다른 자연발생적인 회복공정중에 추가적으로 열로 변환됨으로써, 감쇠 효과가 일어나게 된다.In use, the outer jacket 21 is connected to either a member of a building or other structure and one or both ends of the shaft is connected to another member that can move relative to the member when movement is caused. In earthquake-blocking applications, when an earthquake-like movement occurs, the shaft moves relative to the outer jacket 21 such that lead is passed through the interior of the outer jacket 21 including the increased portion 21a in the outer jacket. 23), the kinetic energy is converted to plastic strain energy and heat, and further converted to heat during recrystallization and other naturally occurring recovery processes, resulting in a damping effect.

축 및 외부 재킷의 내부는 테플론, 자기, 질화 티타늄 등으로 피복될 수도 있으며, 댐퍼의 구성요소는, 앞서 설명한 바와 같이, 조립시 고온의 그리스로 피복 될 수도 있다.The interior of the shaft and outer jacket may be coated with Teflon, porcelain, titanium nitride, or the like, and the components of the damper may be covered with hot grease during assembly, as described above.

다음은 본 발명의 댐퍼의 시험결과를 보인 것이다.The following shows the test results of the damper of the present invention.

[시험][exam]

댐퍼는 내경 40 ㎜의 강으로 된 원통형 외부 재킷으로 구성되었다. 축은, 축의 직경이 최소 12 ㎜ 까지 매끄럽게 감소되고 다시 축의 정상 직경까지 증가된 20 ㎜ 길이의 중앙부를 갖춘 19 ㎜ 직경의 원통형 강축이었다. 외부 재킷내에서 축을 둘러싸기 위해, 순도 99.9%의 납이 외부 재킷 및 중앙에 위치한 축 사이에 채워 넣어졌다. 케이싱 내에 고정되고 축을 둘러싸는 납덩이리의 길이는 130 mm 이었다. 납을 소정의 위치에 채워넣기 전에, 축은 고압 윤활유로 피복되었다. 외부 재킷의 단부 캡이 볼트에 의해 본체에 고정되었을 때, 납은 약 20 MPa 의 정수압에 놓였다. 인스트론(instron) 시험기에 의해 댐퍼는 200 mm/min 의 최대 크로스헤드 속도및 250 kN 의 최대력으로 ±195 ㎜ 의 축의 변위운동 주기에 놓였다. 결과는 직접 인스트론에 연결된 챠트 기록계 상에서 데이터 로거에 의해 기록되었다. 제 9도는 시간에 대한 축의 변위를 보인 것이다. 제 10도는 시간에 대한, 댐퍼에 의해 나타나는 하중 저항을 보인 것이다. 제 11도는 연속하는 주기동안의 연속하는 이력 루프를 보인, 변위에 대한, 댐퍼에 의해 나타나는 하중 저항을 보인 것이다. 연장된 시험후에, 감쇠력 및 사이클당 흡수되는 에너지는 여전히 초기값의 20% 이내이었다. 연장된 시험이 완료되었을 때, 댐퍼는 시험 링으로부터 제거되어 분리되었다. 납은 가시적으로 검사되었고, 양호한 상태인 것으로 판명되었다.The damper consisted of a cylindrical outer jacket of steel with an internal diameter of 40 mm. The shaft was a 19 mm diameter cylindrical shaft with a 20 mm long center portion where the diameter of the shaft was reduced smoothly to at least 12 mm and again increased to the top diameter of the shaft. In order to enclose the shaft in the outer jacket, lead of 99.9% purity was filled between the outer jacket and the centrally located shaft. The length of lead mass fixed in the casing and surrounding the shaft was 130 mm. Before filling the lead in the desired position, the shaft was covered with high pressure lubricant. When the end cap of the outer jacket was fixed to the body by bolts, the lead was placed at a hydrostatic pressure of about 20 MPa. By means of an instron tester the damper was placed in a displacement cycle of the axis of ± 195 mm with a maximum crosshead speed of 200 mm / min and a maximum force of 250 kN. Results were recorded by the data logger on a chart recorder directly connected to Instron. 9 shows the displacement of the axis with respect to time. 10 shows the load resistance exhibited by the damper over time. Figure 11 shows the load resistance exhibited by the damper against displacement, showing a continuous hysteresis loop for successive periods. After an extended test, the damping force and absorbed energy per cycle were still within 20% of the initial value. When the extended test was completed, the damper was removed from the test ring and removed. Lead was visually inspected and found to be in good condition.

이상과 같이, 본 발명이 여러 가지 바람직한 실시예에 근거하여 설명되었다. 이 기술분야에 종사하는 당업자에게는 명백한 바이지만, 이하에 기재되는 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명에 대한 변형 및 변경은 본 발명에 속한다.As described above, the present invention has been described based on various preferred embodiments. As will be apparent to those skilled in the art, variations and modifications to the present invention are within the scope of the invention, unless the claims depart therefrom.

Claims (10)

두 부재 사이에 끼워 넣어져서 두 부재 사이에서 유도되는 운동을 감쇠시키기 위한 댐퍼로서, 가늘고 긴 외부 재킷과, 외부 재킷을 관통하여 유도운동이 일어나는 동안 외부 재킷을 통해 이동할 수 있도록 힘을 받는 축과, 외부 재킷 및 축 사이의 공간에 실제로 완전히 채워지는 에너지 흡수재료로 구성되어지되, 여기서 에너지 흡수재료가 외부 재킷에 대해 고정되고, 상기 축은 상기 외부 재킷의 내부에서 최대 직경을 가지고 상기 최대 직경에 비해 감소된 직경을 갖는 작동부를 구비함과 아울러 상기 최대 직경보다 큰 반경의 만곡률을 갖는 아치형 벽부가 형성되며, 상기 에너지흡수재료는 비굴곡성이면서 평소에 견고한 상태이지만 상기 유도운동이 일어나는 동안 상기 축의 중심부가 에너지 흡수재료를 통해 이동할 수 있도록 힘을 받을 때 에너지흡수재료의 소성변형과 재결정화에 의해 에너지 흡수재료를 통한 축의 감쇠운동이 이루어지거나, 또는 상기 에너지 흡수재료가 상기 축에 고정되고, 상기 외부 재킷은 외부 재킷의 상기 작동부 일측상에서 외부 재킷의 직경에 비해 확장된 직경을 갖는 작동부를 포함하며, 상기 에너지 흡수재료는 상기 유도운동이 일어나는 동안 상기 외부 재킷의 작동부를 통해 힘을 받도록 이루어짐과 아울러 비굴곡성이면서 평소에 견고한 상태이지만 상기 유도운동이 일어나는 동안 상기 축과 그에 고정된 에너지흡수재료가 외부 재킷의 작동부를 통해 이동할 수 있도록 힘을 받을 때 에너지흡수재료의 소성변형과 재결정화에 의해 감쇠운동이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 댐퍼.A damper inserted between two members to dampen the movement induced between the two members, the damper having an elongated outer jacket, an axis forced through the outer jacket to move through the outer jacket during the induction motion; Consisting of an energy absorbing material which is actually completely filled in the space between the outer jacket and the shaft, wherein the energy absorbing material is fixed relative to the outer jacket, the shaft having a maximum diameter inside the outer jacket and decreasing relative to the maximum diameter An arcuate wall having a radius of curvature greater than the maximum diameter is formed, and the energy absorbing material is non-flexible and normally solid, but the central portion of the shaft during the induction motion occurs. Energy when energized to move through an energy absorbing material The plastic deformation and recrystallization of the water material causes the damping motion of the shaft through the energy absorbing material, or the energy absorbing material is fixed to the shaft, and the outer jacket is formed by the diameter of the outer jacket on one side of the operating part of the outer jacket. The energy absorbing material is configured to receive force through the operating portion of the outer jacket during the induction movement, and is non-flexible and normally solid while the induction movement occurs. Damper, characterized in that the damping movement is made by plastic deformation and recrystallization of the energy absorbing material when the shaft and the energy absorbing material fixed thereto is forced to move through the operating portion of the outer jacket. 제 1 항에 있어서, 에너지 흡수재료는 적어도 에너지 흡수재료의 전단항복응력에 가까운 정수압을 받는 것을 특징으로 하는 댐퍼.The damper according to claim 1, wherein the energy absorbing material is subjected to hydrostatic pressure at least close to the shear yield stress of the energy absorbing material. 제 1 항에 있어서, 에너지 흡수재료는 적어도 에너지 흡수재료의 전단항복응력을 초과하는 정수압을 받는 것을 특징으로 하는 댐퍼.The damper according to claim 1, wherein the energy absorbing material is subjected to hydrostatic pressure at least exceeding the shear yield stress of the energy absorbing material. 제 1 항에 있어서, 에너지 흡수재료는 10 MPa 또는 그 이상의 정수압을 받는 것을 특징으로 하는 댐퍼.The damper according to claim 1, wherein the energy absorbing material is subjected to hydrostatic pressure of 10 MPa or more. 제 1 항에 있어서, 에너지 흡수재료는 20 MPa를 초과하는 정수압을 받는 것을 특징으로 하는 댐퍼.The damper of claim 1, wherein the energy absorbing material is subjected to hydrostatic pressure in excess of 20 MPa. 제 3 항에 있어서, 에너지 흡수재료가 납인 것을 특징으로 하는 댐퍼.4. The damper according to claim 3, wherein the energy absorbing material is lead. 제 1 항에 있어서, 축 및 외부 재킷의 내부는 테플론, 자기 질화 티타늄이나 다른 세라믹 재료 또는 유리로 피복된 것을 특징으로 하는 댐퍼.2. The damper of claim 1, wherein the interior of the shaft and outer jacket is coated with Teflon, titanium nitride or other ceramic material or glass. 제 1 항에 있어서, 상기 축 또는 상기 외부 재킷의 내부는 테플론, 자기질화 티타늄이나 다른 세라믹 재료 또는 유리로 피복된 것을 특깅으로 하는 댐퍼.The damper as claimed in claim 1, wherein the shaft or the inside of the outer jacket is coated with Teflon, titanium nitride or other ceramic material or glass. 두 부재 사이에 끼워 넣어져서 두 부재 사이에서 유도되는 운동을 감쇠시키기 위한 댐퍼로서, 가늘고 긴 외부 재킷과, 외부 재킷을 관통하여 유도운동이 일어나는 동안 외부 재킷을 통해 이동할 수 있도록 힘을 받는 축과, 외부 재킷 및 축 사이의 공간에 실제로 완전히 채워지는 에너지 흡수재료로 구성되어지되, 여기서 에너지 흡수재료가 외부 재킷에 대해 고정됨과 아울러 상기 축은 직경이 감소된 단일 작동부를 제외하고는 상기 외부 재킷의 내측에서 일정한 직경을 가지거나, 또는 상기 에너지 흡수재료가 상기 축에 고정되고, 상기 외부 재킷은 외부 재킷의 상기 작동부 일측상에서 외부 재킷의 직경에 비해 확장된 직경을 갖는 작동부를 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼.A damper inserted between two members to dampen the movement induced between the two members, the damper having an elongated outer jacket, an axis forced through the outer jacket to move through the outer jacket during the induction motion; It consists of an energy absorbing material which is actually completely filled in the space between the outer jacket and the shaft, wherein the shaft is secured to the outer jacket and the shaft is at the inside of the outer jacket except for a single actuated portion having a reduced diameter Or a fixed diameter, or the energy absorbing material is fixed to the shaft, the outer jacket comprises an operating portion having an enlarged diameter relative to the diameter of the outer jacket on one side of the operating portion of the outer jacket Damper. 제 9 항에 있어서, 상기 직경이 감소된 단일 작동부는 아치형 벽으로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼.10. The damper according to claim 9, wherein said single actuating portion having a reduced diameter consists of an arcuate wall.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108301524A (en) * 2018-02-02 2018-07-20 中国地震局工程力学研究所 A kind of New-type plate lead extrusion damper

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