KR100849938B1 - 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한압축재하장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 관점에 따르는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판은, 시험체의 외면에 일단이 접하도록 다수개로 구비되는 브러시를 포함하는 하중 재하판으로서, 상기 각각의 브러시의 타단에는 상기 각각의 브러시를 지지하도록 롤러가 회전가능하게 각각 구비되는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 다른 관점에 따른 압축재하장치는 상기한 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 구비한 것을 특징으로 하여, 암석과 하중 재하판 사이에 발생하는 마찰저항을 감소시키기 위해 사용되는 스틸 브러시의 후면에 롤러를 채용하여 스틸 브러시의 요구길이를 줄임으로써 UTM 내 가용공간을 넓히고 시험체의 크기 선정에 있어서 유연성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

암석, 하중 재하판, 롤러, 브러시, 마찰저항

Description

롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치{Compressive loading machine with roller supported steel brush loading platen}

도1은 종래기술에 따른 UTM 내에 이축 압축재하장치를 설치한 개략도.

도2는 종래기술에 따른 스틸 브러시를 채용한 압축재하장치의 단면도.

도3은 이축 압축조건에서 스틸 브러시의 일반적인 변형을 나타낸 예시도.

도4는 본 발명에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 나타낸 사시도.

도5는 도4의 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판에서 롤러와 하중 재하판이 분리된 상태를 나타낸 사시도.

도6은 본 발명에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 시험체 20 : 브러시

30 : 롤러 40 : 판스프링

50 : 축 60 : 하중 재하판

본 발명은 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치에 관한 것으로, 특히 암석과 하중 재하판 사이에 발생하는 마찰저항을 감소시키기 위해 사용되는 스틸 브러시의 후면에 롤러를 채용하여 스틸 브러시의 요구길이를 줄임으로써 UTM 내 가용공간을 넓히고 시험체의 크기 선정에 있어서 유연성을 확보할 수 있도록 하는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치에 관한 것이다.

종래 암석의 이축 압축시험 시에는 일반적으로 도1에 나타낸 바와 같이 UTM 내에 이축 압축재하장치를 설치하여 사용하는데, 테프론이나 스틸 브러시를 채용하여 암석과 하중 재하판에 생성되는 마찰저항을 감소시키는 방법을 적용하였다.

그러나, 테프론의 경우에는 응력이 집중되는 현상이 발생하여 통상적으로 도2에 나타낸 바와 같이 스틸 브러시를 자주 사용해 왔다.

도1 및 도2에서 미설명부호인 1은 시험체, 2는 로드셀, 3은 액츄에이터, 4는 헤드, 5는 스틸 브러시이다.

스틸 브러시를 사용할 경우, 좌굴에 대한 영향 검토뿐만 아니라 도3에 나타낸 바와 같은 시험체의 변형으로 인해 양단에 있는 브러시가 시험체에 발생하는 변 위를 허용해야 한다. 이와 같이 좌굴과 변위 허용 여부에 따라 브러시의 길이를 결정할 수 있다.

또한, 암석의 일축 압축강도가 30MPa 이상인 경우에 최소 요구되는 브러시의 길이가 10㎝ 이상이 되므로 브러시와 브러시를 지지하는 판을 고려한다면 한쪽 측면에서 하중 재하판의 폭은 적어도 15㎝ 이상이 되어야 하며 양측을 고려하면 30㎝ 이상이 하중 재하판으로 요구된다.

이와 같이 UTM 내에서 하중 재하판으로 사용되는 공간이 넓으므로 대형 재료의 시험시에는 한계가 있는 문제점이 있다.

특히, 대형 크기의 시험체의 시험 시 암석과 하중 재하판 사이에 발생하는 마찰저항은 시험결과를 왜곡할 수 있기 때문에 마찰저항을 감소시키는 일은 시험결과의 분석에 있어서 상당히 중요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은, 암석과 하중 재하판 사이에 발생하는 마찰저항을 감소시키기 위해 사용되는 스틸 브러시의 후면에 롤러를 채용하여 스틸 브러시의 요구길이를 줄임으로써 UTM 내 가용공간을 넓히고 시험체의 크기 선정에 있어서 유연성을 확보할 수 있도록 하는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각각의 브러시 사이에 판스프링을 구비하여 방향성 을 유지할 수 있도록 하는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤러 및 브러시가 분리가능하게 구비되어 교체가 용이하도록 하는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판은, 시험체의 외면에 일단이 접하도록 다수개로 구비되는 브러시를 포함하는 하중 재하판으로서, 상기 각각의 브러시의 타단에는 상기 각각의 브러시를 지지하도록 롤러가 회전가능하게 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각각의 브러시 사이의 간격은 상기 시험체의 변형률에 따라 조절가능하다. 즉, 각각의 브러시가 시험체에 발생하는 변위를 허용할 수 있도록 시험체에 따라 브러시 사이의 간격을 조절할 수 있다.

아울러, 상기 각각의 브러시 사이에는 방향성을 유지하도록 탄성체가 구비되는데, 상기 탄성체는 판스프링이다.

또한, 상기 각각의 브러시들 중 동일축선 상에 배치되는 브러시들은 동일한 축에 의해 연결된다.

아울러, 상기 롤러 및 브러시는 하중 재하판으로부터 분리가능하게 이루어져 훼손시 교체가 가능하다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 압축재하장치는, 상기한 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4 내지 도6은 본 발명에 따르는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 나타내기 위한 도면들로서, 도4는 본 발명에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 나타낸 사시도이고, 도5는 도4의 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판에서 롤러와 하중 재하판이 분리된 상태를 나타낸 사시도이며, 도6은 본 발명에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따르는 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판은, 도4 내지 도6에 나타낸 바와 같이 시험체(10)의 외면에 일단이 접하도록 다수개로 구비되는 브러시(20)를 포함하는 하중 재하판으로서, 상기 각각의 브러시(20)의 타단에는 상기 각각의 브러시(20)를 지지하도록 롤러(30)가 회전가능하게 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 브러시(20)에 롤러(30)가 회전가능하게 구비됨에 있어 다양한 방법을 적용할 수 있으나, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 브러시(20)의 시험편 반대측 끝부에 회전축으로서 롤러(30)가 결합 또는 일체형으로 구비되어 회전함으로서 상기 브러시(30)의 압축, 굽힘, 좌굴변형을 최소화시키게 되고 이로인해 브러시(30)와 시험체(10)와의 마찰저항을 최소화시키게 된다.
즉, 하중재하판에 의해 시험편(10)에 하중이 가해지면, 시험편(10)과 마찰되는 브러시(30)는 상기 마찰에 의해 압축, 굽힘, 좌굴변형하게 되며, 상기 압축, 굽힘, 좌굴변형이 심하게 이루어지면 상기 시험편(10)과의 마찰저항 또한 증가하게 되고 상기 마찰저항의 증가는 상기 시험편(10)편에 대한 시험결과를 왜곡할 수 있기 때문에 상기 회전가능한 롤러(30)를 브러시(30)에 결합 또는 일체형으로 형성시키고 상기 롤러(30)에 의해 브러시(30)가 좌우 회전할 수 있게 함으로서, 브러시(30)의 압축, 굽힘, 좌굴변형을 최소화시킬 뿐만 아니라 시험편(10)과의 마찰저항을 최소화시켜 정확한 시험결과를 얻을 수 있게 된다.

도3에 나타낸 바와 같이 스틸 브러시(20)는 수직하중을 시험체(10)에 전달하면서 자유로이 수평방향으로 변형이 가능해야 하고, 좌굴을 방지하고 시험체(10)의 변형을 허용할 수 있는 조건을 만족시키기 위해서, 본 출원인은 도6에 나타낸 바와 같은 롤러(30)가 채용된 하중 재하판을 설계하였다.

도6에 나타낸 하중 재하판(60)에서 각 브러시(20)의 길이는 45㎝이며 롤 러(30)의 직경은 6㎜이다. 40㎝ × 40㎝의 시험체를 기준으로 한 경우 롤러의 개수는 68개이다.

또한, 상기 각각의 브러시(20) 사이의 간격은 상기 시험체(10)의 변형률에 따라 조절이 가능하다. 즉, 각각의 브러시(20)가 시험체에 발생하는 변위를 허용할 수 있도록 시험체(10)에 따라 브러시(20) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이에 따라, 브러시(20)의 개수는 시험체에 따라 달라질 수 있다.

본 출원인은 상기 브러시(20) 사이의 간격을 4㎜로 하였는데, 이는 40㎝의 시험체(10)를 기준으로 1%의 변형률을 고려하여 간격을 설정하였다.

아울러, 수평과 수직방향의 브러시(20)는 재하 초기 시험체(10)에 대한 수직한 방향으로의 설정이 중요한데 이를 위해서 각 브러시(20) 사이에는 도6에 나타낸 바와 같이 판스프링(40)을 삽입하여 방향성을 유지하도록 하였다.

또한, 상기 각각의 브러시(20)들 중 동일축선 상에 배치되는 브러시(20)들은 동일한 축(50)에 의해 연결되어 상기 축(50) 방향 좌우로 회동가능하게 구비된다. 이때, 상기 브러시(20)와 축(50)의 사이에는 베어링(예를 들면, 구름베어링)이 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 시험체에 대한 각 방향(상하좌우)의 하중 재하판 측면에는 안전장치로서 지지대(미도시)를 배치할 수 있다.

결국 재하가 되면서 암석과 하중 재하판 사이에 마찰력이 발생한다면 롤러(30)가 배후에 설치된 브러시(20)는 마찰력에 의해 소정 각도로 회전(도4에서 하중재하판의 좌우 길이방향으로 회전)하게 되고 이에 따라 마찰저항은 감소하게 된 다.

한편, 롤러(30) 및 브러시(20)는 도5에 나타낸 바와 같이, 하중 재하판(60)으로부터 분리 가능하게 구비되어 훼손시 교체가 가능하다.

본 발명의 다른 관점에 따른 압축재하장치는, 상기한 바와 같은 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 구비함으로써 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 사용한 압축재하장치에 의하면, 암석과 하중 재하판 사이에 발생하는 마찰저항을 감소시키기 위해 사용되는 스틸 브러시의 후면에 롤러를 채용하여 스틸 브러시의 요구길이를 줄임으로써 UTM 내 가용공간을 넓히고 시험체의 크기 선정에 있어서 유연성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 각각의 브러시 사이에 판스프링을 구비하여 방향성을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 롤러 및 브러시가 하중 재하판으로부터 분리가능하게 구비되어 교체가 용이하도록 하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 시험체의 외면에 일단이 접하도록 다수개로 구비되는 브러시를 포함하는 하중 재하판으로서,

   상기 각각의 브러시의 타단에는 상기 각각의 브러시를 지지하도록 롤러가 회전가능하게 각각 구비되는

   롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 브러시는,

   소정 갯 수의 브러시를 제거 또는 추가하여 각각의 브러시 사이의 간격이 조절되는

   롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판.
3. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 브러시 사이에는

   탄성체가 구비되는

   롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판.
4. 제3항에 있어서,

   상기 탄성체는

   판스프링인

   롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판.
5. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 브러시들 중 동일축선 상에 배치되는 브러시들은

   동일한 축에 의해 연결되는

   롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판.
6. 삭제
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 롤러로 지지된 스틸 브러시 타입 하중 재하판을 구비한

   압축재하장치.

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