KR100942496B1 - Damper applying shear force of high viscosity oil and vibration isolation device using the damper - Google Patents

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박해동
강현준
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주식회사 브이원
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Abstract

PURPOSE: A damper by the shear force of high viscosity oil and a vibration isolation device using the damper are provided to keep constant damping coefficient against the changes in oil viscosity and to perform the damping function even in a narrow vibration range. CONSTITUTION: A damper by the shear force of high viscosity oil comprises a bottom body(1), a top body(2), and high viscosity oil(3). The bottom body of container shape includes one or more bottom resistances(11). The top body of cup shape is inserted into the bottom body from above and includes one or more top resistances(12). A gap is formed and maintained between the top and bottom bodies and the high viscosity oil is filled in the gap.

Description

고점성오일의 전단력을 이용한 댐퍼 및 이를 이용한 방진장치{Damper Applying Shear Force of High Viscosity Oil and Vibration Isolation Device using the Damper} Damper using shear force of high-viscosity oil and anti-vibration device using the same {Damper Applying Shear Force of High Viscosity Oil and Vibration Isolation Device using the Damper}

본 발명은 진동제어 분야에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 진동체의 운동에너지를 열로 변환하여 주변으로 소산시킴으로써 결국 진동을 억제하는 요소인 댐퍼에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of vibration control, and more particularly, to a damper that converts kinetic energy of a vibrating body into heat and dissipates it to the surroundings to eventually suppress vibration.

기계의 방진은 방진 대상인 기계가 작동할 때 발생하는 진동 가진력이 구조체로 전달되는 것을 차단하거나, 또는 그 역으로 주변 진동이 보호대상의 기계로 전달되는 것을 차단하는 방법을 말한다.Vibration of the machine is a method of preventing the vibration excitation generated when the machine to be dustproof is transmitted to the structure, or vice versa to prevent the surrounding vibration from being transmitted to the machine to be protected.

상기와 같이 진동 차단을 위하여 구성된 계(시스템)를 방진시스템이라고 하는데, 방진시스템은 방진대상 물체인 질량(M, Mass)와 이를 지지하는 스프링(K, Spring, 여기서 스프링이란 통상의 금속스프링뿐만 아니라 변형에 의하여 위치에너지가 축적되는 모든 종류의 탄성체를 의미한다.)과 댐퍼(C, Damper)로 구성된다. 여기서 질량, 스프링, 그리고 댐퍼를 진동의 3요소라고 한다. 방진시스템의 성능인 방진 효율은 상기 질량, 스프링의 스프링상수, 그리고 댐퍼의 댐핑계수에 따라 정해진다. As described above, a system (system) configured for vibration blocking is called a dustproof system. The dustproof system is a mass (M, Mass) and a spring (K, Spring, where the spring is not only a metal spring) that supports the dustproof object, It refers to all kinds of elastic bodies in which potential energy is accumulated by deformation.) And dampers (C, Damper). The mass, spring, and damper are referred to as the three components of vibration. The dustproof efficiency, which is the performance of the dustproof system, is determined by the mass, the spring constant of the spring, and the damping coefficient of the damper.

방진시스템은 질량과 스프링만으로 구성할 수도 있으나, 댐퍼를 함께 사용하면, 스프링만을 사용했을 때에 비하여 과도진동시간이 크게 단축되어 일시적 진동(Transient Vibration)이 빨리 소멸되고, 공진영역에서 진동의 증폭이 크지않아 유리하다. 그러나 계속적인 가진력에 의한 정상진동(Steady State Vibration)의 경우, 스프링만을 사용했을 때보다 방진효율이 다소 낮다. The vibration protection system can be composed of only mass and spring, but if damper is used together, transient vibration time is shortened significantly compared to using spring alone, and transient vibration is quickly extinguished. It is not advantageous. However, in case of Steady State Vibration due to continuous excitation, the dust-proof efficiency is somewhat lower than when using spring alone.

상기 방진시스템의 구성 요소 중 댐퍼로는 여러 가지 형식의 것들이 사용되고 있으나, 대표적인 댐퍼로는 기체 또는 액체 작동유인 유체가 충진되어 있는 밀폐된 실린더에 작은 구멍인 오리피스가 형성된 피스톤을 구비하여, 진동에 의하여 피스톤이 운동을 하면 유체가 오리피스를 고속으로 흐르면서 유체의 점성에 의하여 마찰열이 발생하고, 진동체의 운동에너지가 열로 소산되는 구조의 유체댐퍼가 많이 사용된다. 이와 같은 댐퍼는 피스톤의 운동속도에 비례하는(비례상수를 "댐핑계수"라 함) 힘을 운동방향과 반대 방향으로 진동체인 질량에 가한다.Various types of dampers are used as a damper among the components of the anti-vibration system, but a typical damper includes a piston having an orifice, which is a small hole, in a sealed cylinder filled with a fluid, which is gas or liquid hydraulic fluid. When the piston moves, the fluid flows through the orifice at a high speed, and frictional heat is generated by the viscosity of the fluid, and a fluid damper having a structure in which the kinetic energy of the vibrating body is dissipated as heat is used. Such a damper applies a force proportional to the speed of movement of the piston (the proportional constant is called "damping coefficient") to the mass of the vibrating body in the direction opposite to the direction of motion.

상기와 같은 유체댐퍼 중 액체인 오일을 사용하는 오일댐퍼는 적절한 점도의 오일을 선택하거나 오리피스의 구멍크기를 조절하여 댐핑계수를 조절한다. 그러나 오일의 경우 점도가 주변 환경(주로 온도)에 따라 변하고, 또한 오리피스로 흐르는 고속의 유체가 흐름에 의하여 오리피스의 구멍이 쉽게 마모되므로, 설계한 댐핑계수가 사용을 할때 그대로 나타나지 않는 문제점이 있다. 그리고 오일댐퍼의 경우 피스톤과 실린더 그리고 오리피스는 정밀가공을 요하므로 아주 고가이다. The oil damper using a liquid oil of the fluid damper as described above to adjust the damping coefficient by selecting the oil of the appropriate viscosity or by adjusting the hole size of the orifice. However, in the case of oil, the viscosity changes according to the surrounding environment (mainly temperature), and the hole of the orifice is easily worn by the flow of the high speed fluid flowing into the orifice, so that the designed damping coefficient does not appear as it is when used. . And in the case of oil dampers, pistons, cylinders and orifices are very expensive because they require precise machining.

그리고 상기와 같은 오일댐퍼는 댐퍼 양단의 상대 변위가 비교적 커야만 오리피스로 유체의 흐름이 일어난다. 그러나 건물 등에서 주요 진동원인이 되는 모터, 펌프 등의 회전기계들이 작동을 할 때 발생하는 진동의 변위진폭은 통상 수 마이크론에서 수십 마이크론 정도로 아주 작으므로, 이 경우 오일댐퍼가 거의 기능을 발휘하지 못한다.In the oil damper as described above, fluid flows to the orifice only when the relative displacement of both ends of the damper is relatively large. However, since the displacement amplitude of vibration generated when rotating machines such as motors and pumps, which are the main causes of vibration in buildings, are usually very small, ranging from several microns to several tens of microns, the oil damper hardly functions in this case.

또한 오일댐퍼는 바닥에 고정된 실린더의 벽과 진동체에 고정된 피스톤이 서로 접촉하여 오일의 누설을 방지하고 있으므로, 진동이 피스톤과 실린더의 접촉부를 따라 전달되어 문제가 되는 경우가 있다.In addition, since the oil damper is in contact with the wall of the cylinder fixed to the floor and the piston fixed to the vibrating body to prevent the leakage of oil, the vibration is transmitted along the contact portion of the piston and the cylinder may be a problem.

현재까지 기계의 방진에 사용할 수 있는 효과적인 댐퍼는 없는 실정이고, 따라서 대부분의 기계는 스프링만을 사용하여 방진을 하거나, 방진 재료 중에서 상당한 정도의 내부 댐핑을 갖는 고무, 발포고무 등의 재료를 사용하여 방진을 하는 실정이다.To date, there are no effective dampers that can be used for the vibration of the machine. Therefore, most of the machines are dust-proof by using only springs, or by using rubber, foam rubber, etc., which have a considerable degree of internal damping among the dust-proof materials. The situation is.

방진 시스템에 사용되는 스프링은 탄성을 가진 재료로 탄성체의 상하에 각각 기계 및 바닥과 결합할 수 있는 브래킷을 구비하여 제작하는데, 모든 탄성 재료는 방진 재료로 사용될 수 있다. 이와 같이 탄성체의 상하부에 브래킷을 구비한 장치를 방진마운트라고 한다.The spring used in the vibration isolator is made of elastic material and is provided with brackets that can be combined with the machine and the bottom, respectively, above and below the elastic body. All elastic materials can be used as the dustproof material. Thus, the apparatus provided with the bracket in the upper and lower parts of an elastic body is called a dustproof mount.

방진마운트에 사용되는 탄성체는 금속코일스프링을 사용하는 스프링마운트, 고무를 일정 형상으로 성형하여 사용하는 고무마운트, 그리고 벨로우즈에 압축공기를 충진하여 압축공기의 압력을 이용하는 에어마운트 등이 많이 사용되고 있다. 상기한 방진마운트들은 각각 장점과 단점을 가지고 있으므로, 기계의 진동발생특성과 요구되는 진동차단 정도에 따라 적절한 것을 선택하여 방진시스템을 구성한다. The elastic body used for the vibration mount is a spring mount using a metal coil spring, a rubber mount used by molding a rubber into a certain shape, and an air mount using compressed air pressure by filling compressed air into the bellows. Since each of the vibration mounts has advantages and disadvantages, a vibration control system is constructed by selecting an appropriate one according to the vibration generation characteristics of the machine and the required degree of vibration blocking.

상기와 같이, 현재 회전기계를 포함한 기계의 방진에 효과적으로 사용할 수 있는 댐퍼는 없는 실정이다.As described above, there is no current damper that can be effectively used for the vibration of the machine including the rotary machine.

그리고 유사한 용도의 오리피스를 사용한 오일댐퍼는 고가이고, 구조적 특성상 진동차단에 효과적이지 못하고, 주변환경의 영향을 크게 받고, 또한 큰 변위에서만 댐핑 기능을 발휘하므로 진동 진폭이 작은 회전기계의 방진에는 적합하지 못한 문제점이 있다.In addition, oil dampers using orifices for similar applications are expensive, they are not effective in blocking vibration due to their structural characteristics, they are greatly affected by the surrounding environment, and they only dampen only at large displacements. There is a problem.

따라서 저렴하게 제작할 수 있고, 구조적으로 완벽하게 진동을 차단할 수 있으며, 주변환경의 영향을 받지 않고, 또한 작은 변위에서도 댐핑 기능을 발휘할 수 있는, 새로운 개념의 오일댐퍼가 필요하다. Therefore, there is a need for a new concept of oil damper that can be manufactured inexpensively, structurally completely prevents vibration, is not affected by the surrounding environment, and can also damp the function even at a small displacement.

본 발명인 고점성오일의 전단력을 이용한 댐퍼는 용기형상의 하부몸체(1), 하부몸체(1)의 상부에서 하부몸체(1)에 삽입되어 결합되는 컵 형상의 상부몸체(2), 그리고 하부몸체(1)와 상부몸체(2) 사이의 공간에 충진되는 고점성오일(3)으로 구성된다. The damper using the shear force of the high viscosity oil of the present invention is a cup-shaped upper body (2), and the lower body is inserted into the lower body (1) coupled to the lower body (1), the upper body of the lower body (1) It consists of a highly viscous oil (3) filled in the space between (1) and the upper body (2).

하부몸체(1)의 하면에는 이 댐퍼를 설치할 건물의 바닥 또는 구조체에 고정 하기 위한 바닥브래킷(4)을 부착하고, 상부몸체(2)의 상면에는 이 댐퍼가 사용될 장비에 결합하기 위한 장비브래킷(5)을 부착하면 사용이 편리하고, 댐퍼의 내부에는 복원스프링(6)을 구비하여, 외력을 받아 수축된 댐퍼가 외력이 제거된 후에는 본래의 길이로 복원될 수 있게 하는 것이 좋다.A bottom bracket 4 is attached to the bottom of the lower body 1 to fix the damper to the floor or structure of the building in which the damper is to be installed. On the top of the upper body 2, an equipment bracket for coupling the equipment to which the damper is to be used ( 5) It is convenient to attach it, and it is preferable to have a restoring spring 6 inside the damper so that the damper contracted by the external force can be restored to its original length after the external force is removed.

본 발명의 방진장치는 하나의 넓은 하부플레이트(300) 위에 1개 또는 2개 이상 다수개의 댐퍼(100)와 1개 또는 2개 이상 다수 개의 방진마운트(200)를 함께 올려두고, 상단에 이들 댐퍼와 방진마운트 모두에 균일하게 힘을 가할 수 있는 정도의 강성을 가진 상부플레이트(400)를 볼트결합, 용접 등의 방법으로 결합하여, 댐퍼와 방진마운트가 일체를 이룬다.The anti-vibration device of the present invention put one or two or more multiple dampers 100 and one or two or more multiple vibration mounts 200 on one wide lower plate 300, these dampers on the top The upper plate 400 having a rigidity enough to apply uniform force to both and the dustproof mount is combined by a method of bolting, welding, or the like, and the damper and the dustproof mount are integrally formed.

본 발명인 고점성 오일의 전단력을 이용한 댐퍼는 구조가 단단하고 정밀 가공부분이 없으므로 저렴하게 제작할 수 있고, 상부 구조체와 하부 구조체가 완전히 분리되어 있으므로 구조적으로 완벽하게 진동을 차단할 수 있고, 작동유체인 오일이 주변환경의 영향을 받아 점도의 변화가 있더라도 점성계수에 큰 영향을 미치지 않아 담핑계수가 일정하고, 또한 작은 변위에서도 댐핑 기능을 발휘할 수 있어서 변위진폭이 작은 진동을 발생시키는 기계의 방진에 효과적으로 이용될 수 있다.The damper using the shearing force of the high viscosity oil of the present invention can be manufactured inexpensively because the structure is hard and there is no precision machining part, and since the upper structure and the lower structure are completely separated, it is possible to completely block the vibration, and the oil which is the working fluid Even if the viscosity changes under the influence of the surrounding environment, the damping coefficient is constant because it does not affect the viscosity coefficient and the damping function can be exerted even at small displacements. Can be.

본 발명인 댐퍼는 내부에 충진되는 오일의 선택과 댐퍼 내부에 충진되는 오일의 양으로 댐핑계수를 쉽고 다양하게 조절할 수 있다.The damper of the present invention can easily and variously adjust the damping coefficient by the selection of oil filled in the interior and the amount of oil filled in the damper.

그리고 상기 댐퍼를 이용한 방진장치는 두 개의 방진요소인 스프링과 댐퍼를 일체로 결합한 것으로서, 현장설치가 용이하다.In addition, the damper using the damper is a combination of two damping elements, the spring and the damper integrally, it is easy to install the site.

본 발명인 고점성오일의 전단력을 이용한 댐퍼는 도 1에 도시한 바와 같은데, 용기형상의 하부몸체(1), 하부몸체(1)의 상부에서 하부몸체(1)에 삽입되어 결합되는 컵 형상의 상부몸체(2), 그리고 하부몸체(1)와 상부몸체(2) 사이의 공간에 충진되는 고점성오일(3)으로 구성된다. Damper using the shear force of the high viscosity oil of the present invention is as shown in Figure 1, the upper body of the cup-shaped lower body 1, inserted into the lower body 1 in the upper portion of the lower body (1) is coupled Body 2, and a high viscosity oil (3) is filled in the space between the lower body (1) and the upper body (2).

하부몸체(1)의 하면에는 이 댐퍼를 설치할 건물의 바닥 또는 구조체에 고정하기 위한 바닥브래킷(4)을 부착되고, 상부몸체(2)의 상면에는 이 댐퍼가 사용될 장비에 결합하기 위한 장비브래킷(5)을 부착하면 사용이 편리하다.A bottom bracket 4 is attached to the bottom of the lower body 1 to fix the damper to the floor or structure of the building in which the damper is to be installed, and an upper part of the upper body 2 is equipped with an equipment bracket for coupling the equipment to which the damper is to be used. 5) It is convenient to use when attached.

그리고 댐퍼의 내부에는 복원스프링(6)을 구비하여, 외력을 받아 수축된 댐퍼가 외력이 제거된 후에는 본래의 길이로 복원될 수 있게 하는 것이 좋다. 만약 복원 스프링으로 일정 스프링 상수를 갖는 스프링을 사용할 경우, 이 복원스프링(6)은 방진시스템에서 탄성요소인 스프링의 역할을 하게 되고, 댐퍼는 그 자체로 스프링과 댐퍼의 기능을 겸한 방진장치가 된다.In addition, the damper may include a restoring spring 6 inside the damper so that the damper contracted by the external force can be restored to its original length after the external force is removed. If a spring with a constant spring constant is used as the restoring spring, the restoring spring 6 acts as a spring which is an elastic element in the vibration protection system, and the damper itself becomes a vibration control device that functions as a spring and a damper. .

또한 상기 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 결합부에는 먼지, 물 등의 이물질이 댐퍼 내부로 유입되지 않도록 신축이 자유로운 주름커버(7)를 구비하는 것이 좋다.In addition, the lower body (1) and the coupling portion of the upper body (2) is preferably provided with a wrinkle cover (7) freely stretchable so that foreign matter such as dust, water, etc. do not flow into the damper.

하부몸체(1)는 상부가 개방된 용기 형상으로서, 그 단면 형상은 원형, 사각 형 등 제작이 용이한 임의의 형상으로 할 수 있다. 그리고 하부몸체(1)의 내부에는 오일의 전단저항이 일어나는 면적을 증대시키기 위하여 하부저항체(11)를 구비할 수도 있다. 그리고 하부몸체(1)의 벽에는 오일을 주입하기 위한 오일주입구(12)를 구비하는 것이 좋다. The lower body 1 has a container shape with an open upper portion, and its cross-sectional shape can be any shape that is easy to manufacture, such as circular or square. In addition, the lower body 1 may be provided with a lower resistor 11 to increase the area where the shear resistance of the oil occurs. And it is good to have an oil inlet 12 for injecting oil on the wall of the lower body (1).

하부저항체(11)는 원통형, 사각통형, 원기둥형, 사각기둥형 등 다양한 형상으로 제작할 수 있으나, 그 배치는 중심축을 중심으로 대칭을 이루게 하여 오일의 전단력에 의한 저항력이 한쪽으로 쏠리지 않게 하는 것이 좋다. The lower resistor 11 may be manufactured in various shapes such as cylindrical, square cylindrical, cylindrical, and square cylindrical, but the arrangement of the lower resistor 11 may be symmetric about the central axis so that the resistance force due to the shear force of the oil does not lie to one side. .

상부몸체(2)는 컵 형상으로, 상기 하부몸체(1)에 컵의 바닥이 위로 향하도록 삽입되어 결합된다. 상부몸체(2)의 외벽은 상기 하부몸체(1)의 내벽과 일정한 간격을 가지고 삽입될 수 있는 크기와 형상으로 한다. 그리고 상기 하부몸체(1)가 하부저항체(12)를 구비한 경우, 상부몸체(2)의 내부에도 하부몸체(1)의 하부저항체(12)와 일정한 간격을 유지하는 상부저항체(21)을 구비한다. 상부몸체(2)와 상부저항체(21)의 상단에는 내부의 공기가 출입할 수 있는 공기구멍(22)을 구비하여 오일의 주입을 용이하게 하고, 작동시 댐퍼의 내부와 외부로 공기가 유동할 수 있게 하여 댐퍼의 운동을 방해하지 않도록 하는 것이 좋다. The upper body 2 has a cup shape and is inserted into the lower body 1 so that the bottom of the cup faces upward. The outer wall of the upper body 2 is of a size and shape that can be inserted at regular intervals from the inner wall of the lower body 1. When the lower body 1 includes the lower resistor 12, the upper resistor 21 maintains a predetermined distance from the lower resistor 12 of the lower body 1 in the upper body 2. do. An upper end of the upper body 2 and the upper resistor 21 is provided with an air hole 22 through which internal air can enter and exit, thereby facilitating oil injection, and allowing air to flow into and out of the damper during operation. It is good practice to ensure that it does not interfere with the movement of the damper.

상기 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 내부에 형성된 공간에는 고점성오일(3)이 적정한 높이로 충진된다. 고점성오일은 점도가 특히 높은 오일로써, 최근에는 동점성계수 1,000,000cS(centi-Stoke)까지의 고점성오일이 생산되어 시판되고 있다.(다우코닝, 모멘티브, 한국신에츠실리콘 등)In the space formed inside the lower body 1 and the upper body 2, the high viscosity oil 3 is filled to an appropriate height. Highly viscous oils are oils with a particularly high viscosity. Recently, high-viscosity oils with kinematic coefficients of up to 1,000,000 cS (centi-Stoke) have been produced and marketed (Dow Corning, Momentive, Shin-Etsu Silicon Korea, etc.).

동점성계수(ν)는 점성계수(μ, 단위 cP(centi-Poise))를 오일의 밀도(ρ)로 나눈 것으로서, 물의 동점성계수는 1cS, 내연기관에 사용되는 엔진오일의 동점성계수는 5 내지 100cS 정도이다.The kinematic viscosity (ν) is the viscosity coefficient (μ, unit cP (centi-Poise)) divided by the density of the oil (ρ) .The kinematic coefficient of water is 1 cS, and the kinematic coefficient of engine oil used for internal combustion engine is It is about 5-100 cS.

본 발명에 사용되는 고점성오일(3)은 물체의 진동 운동에 저항하는 전단력을 내는 것으로서, 점성계수가 아주 높은 오일을 사용하여야 하는데, 동점성계수 10,000 내지 1,000,000cS 범위의 오일을 사용하여 회전기계를 내장한 대부분의 진동유발장비의 방진에 사용할 수 있는 실용적인 댐퍼를 구성할 수 있다.The high-viscosity oil (3) used in the present invention is to produce a shear force that resists the vibrational movement of the object, the oil having a very high viscosity coefficient should be used, a rotating machine using oil in the range of 10,000 to 1,000,000 cS kinematic viscosity It is possible to construct a practical damper that can be used for the vibration of most vibration-induced equipment.

하부몸체(1)와 상부몸체(2)가 결합되고 그 내부에 고점성오일(3)이 충진되어 댐퍼가 구성되는데, 이 댐퍼는 외부의 하중에 따라 길이방향으로 신축하게 된다. 하부몸체(1)가 바닥에 고정되고 상부몸체(2)가 진동운동을 하는 장비에 부착되면, 장비와 함께 진동운동을 하는 상부몸체(2)가 바닥에 고정된 하부몸체(1)의 내부로 수축과 신장을 반복하는 상대 운동을 하게 된다. 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 측면의 틈새와 하부저항체(11)와 상부저항체(21)의 틈새에는 점성이 있는 유체인 고점성오일(3)이 충진되어 있으므로, 하부몸체(1)와 상부몸체(2)가 상대 운동을 하면 고점성오일(3)에 전단응력이 발생하고, 이 전단응력과 전단응력이 발생하는 면적을 곱한 만큼 전단저항력이 발생하여 상대운동을 방해한다. The lower body 1 and the upper body 2 are coupled to each other and a high viscosity oil 3 is filled therein to form a damper, which is stretched in the longitudinal direction according to the external load. When the lower body 1 is fixed to the floor and the upper body 2 is attached to the vibrating equipment, the upper body 2 for vibrating movement with the equipment into the lower body 1 fixed to the floor Relative movements are repeated with contraction and extension. The gap between the lower body 1 and the upper body 2 and the gap between the lower resistor 11 and the upper resistor 21 are filled with highly viscous oil 3, which is a viscous fluid, so that the lower body 1 ) And the upper body (2) the relative movement generates a shear stress in the high viscosity oil (3), the shear resistance is generated by multiplying the area where the shear stress and the shear stress is generated to hinder the relative movement.

도 2에 도시한 바와 같이, 점성이 있는 유체를 사이에 두고 비교적 좁은 간격으로 이격되어 있는 두 개의 판이 상대운동을 할 때 발생하는 전단응력(τ)은 다음과 같이 계산된다.As shown in FIG. 2, the shear stress τ generated when two plates spaced at relatively narrow intervals with a viscous fluid therebetween perform relative movement is calculated as follows.

Figure 112009054970031-pat00001
Figure 112009054970031-pat00001

상기식에서 μ는 점성계수, ν는 동점성계수,ρ는 오일의 밀도, u는 두 판의 상대운동속도, F는 전단저항력, 그리고 A는 접촉면적이다.Where μ is the viscosity coefficient, ν is the kinematic viscosity, ρ is the oil density, u is the relative velocity of the two plates, F is the shear resistance, and A is the contact area.

상기 식을 전단저항력(F)에 대하여 정리하면 다음과 같다.The above equation is summarized as follows for the shear resistance force (F).

Figure 112009054970031-pat00002
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즉, 전단저항력은 운동방향과 반대방향으로 속도(u)에 비례하여 발생하고, 유체의 동점성계수와 접촉면적 그리고 유체의 밀도에 비례하고, 틈새의 간격에 반비례한다.That is, the shear resistance occurs in proportion to the velocity (u) in the direction opposite to the direction of motion, proportional to the dynamic viscosity and contact area of the fluid and the density of the fluid, and inversely proportional to the gap spacing.

본 발명인 댐퍼에서, 동점성계수 ν는 고점성오일(3)의 동점성계수이고, 접촉면적 A는 틈새에 고점성오일(3)이 충진되어 있는 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 측면과 하부저항체(11)와 상부저항체(21)의 접촉면적이 되고, 밀도 ρ는 고점성오일(3)의 밀도이고, 틈새의 간격 h는 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 측면과 하부저항체(11)와 상부저항체(21) 사이의 틈새 간격이고, 속도 u는 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 상대속도인 진동속도이다.In the damper of the present invention, the kinematic viscosity ν is the kinematic viscosity of the high viscosity oil (3), the contact area A of the lower body (1) and the upper body (2) is filled with a high viscosity oil (3) in the gap It becomes the contact area between the side and the lower resistor 11 and the upper resistor 21, the density ρ is the density of the high viscosity oil (3), the gap h of the gap is the side of the lower body (1) and the upper body (2) And the clearance gap between the lower resistor 11 and the upper resistor 21, the speed u is the vibration speed which is the relative speed of the lower body 1 and the upper body (2).

진동시스템에서 댐퍼는 진동 속도(x')에 비례하는 저항력(F)(

Figure 112009054970031-pat00003
)을 진동체에 가하는 구성요소로서, 그 비례상수를 댐핑계수(C)라고 한다. 즉 상기 전 단저항력(F) 식과 비교하면, 댐퍼의 댐핑계수는 다음 식으로 계산된다.In a vibration system, the damper has a resistance force (F) proportional to the vibration speed (x ') (
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) Is applied to the vibrating body, and its proportional constant is referred to as damping coefficient (C). That is, compared with the shear resistance (F), the damping coefficient of the damper is calculated by the following equation.

Figure 112009054970031-pat00004
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상기 식을 살펴보면, 본 발명인 댐퍼의 중요 특성 인자인 댐핑계수(C)는 고점성오일(3)의 점도 ν, 접촉면적 A, 고점성오일(3)의 밀도 ρ 그리고 틈새간격 h에 따라 정해짐을 알 수 있다. 그런데, 고점성오일(3)의 밀도 ρ는 모든 종류의 오일에서 대동소이하고, 틈새간격 h는 제품이 한번 제작되면 불변인 값이 된다.Looking at the above equation, the damping coefficient (C), which is an important characteristic factor of the damper of the present invention is determined according to the viscosity ν of the high viscosity oil (3), the contact area A, the density ρ of the high viscosity oil (3) and the gap interval h. Able to know. By the way, the density ρ of the highly viscous oil 3 is about the same in all kinds of oils, and the clearance gap h becomes an invariant value once the product is manufactured.

그러나 접촉면적 A는 고점성오일(3)의 충진 높이에 따라 쉽게 조절될 수 있고, 고점성오일(3)의 점도 ν는 적절한 점도의 오일을 선택함으로써 조절될 수 있다. 즉, 본 발명인 댐퍼는 동일한 댐퍼에 오일의 충진량과 오일의 종류를 선택함으로써 댐핑계수(C)를 용이하게 조절할 수 있다.However, the contact area A can be easily adjusted according to the filling height of the highly viscous oil 3, and the viscosity v of the highly viscous oil 3 can be adjusted by selecting an oil having an appropriate viscosity. That is, the damper of the present invention can easily adjust the damping coefficient (C) by selecting the amount of oil filling and the type of oil in the same damper.

접촉면적을 더욱 크게 하여 댐퍼의 댐핑계수를 높이려면 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 내부에 평판으로 제작된 다수 매의 하부저항체(11)와 상부저항체(21)를 서로 교차하도록 배열하고, 댐퍼의 높이를 높게 하여 하부저항체(11)와 상부저항체(21)가 교차하는 높이를 크게 하고, 고점성오일(3)을 많이 충진하면 된다.To increase the damping coefficient of the damper by further increasing the contact area, as shown in FIG. 3 (a), a plurality of lower resistors 11 made of a flat plate inside the lower body 1 and the upper body 2 are shown. ) And the upper resistor 21 are arranged to cross each other, and the height of the damper is increased to increase the height at which the lower resistor 11 and the upper resistor 21 intersect, and the high-viscosity oil 3 may be filled. .

또한 본 발명의 댐퍼는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 상부몸체(2)의 하단을 밀폐하여, 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 바닥면이 일정한 간격을 가지게 구성할 수 있다. 이 경우 상부몸체가 상하 방향으로 운동을 하면 바닥면 사이의 고점성오 일(3)이 바닥을 따라 수평으로 이동하여 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 측면 벽 사이의 틈새를 따라 상승 또는 하강하면서 유동을 하게 되고, 이 때 고점성오일(3)의 점성에 의하여 전단저항력이 발생하여 진동운동에 저항하게 된다.In addition, the damper of the present invention seals the lower end of the upper body 2, as shown in Figure 3 (b), the bottom surface of the lower body 1 and the upper body 2 can be configured to have a constant interval. have. In this case, when the upper body moves in the vertical direction, the highly viscous oil 3 between the bottom surface moves horizontally along the floor, and ascends along the gap between the lower body 1 and the side wall of the upper body 2 or As it descends and flows, shear resistance occurs due to the viscosity of the highly viscous oil (3) to resist vibration movement.

상기와 같이 상부몸체(2)의 바닥이 밀폐된 댐퍼의 경우, 비정상적인 원인에 의하여 댐퍼에 아주 큰 힘이 가해지더라도 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 바닥면 사이에 충진된 고점성오일(3)의 압력에 의하여 갑자기 큰 운동이 일어나지 않는다. 이 경우 댐퍼는 큰 외력에 대하여 스토퍼 기능을 가지게 된다.As described above, in the case of the damper in which the bottom of the upper body 2 is sealed, the highly viscous oil filled between the lower body 1 and the bottom surface of the upper body 2 even if a very large force is applied to the damper due to an abnormal cause. Under the pressure of (3), sudden big movement does not occur. In this case, the damper has a stopper function against a large external force.

본 발명인 상기 댐퍼는 그 자체로도 사용할 수 있으나, 방진 시스템에서는 스프링이 반드시 사용되어야 하므로, 도 4에 도시한 바와 같이, 하나의 넓은 하부플레이트(300) 위에 1개 또는 2개 이상 다수개의 댐퍼(100)와 1개 또는 2개 이상 다수 개의 방진마운트(200)를 함께 올려두고, 상단에 이들 댐퍼와 방진마운트 모두에 균일하게 힘을 가할 수 있는 정도의 강성을 가진 상부플레이트(400)를 볼트결합, 용접 등의 방법으로 결합하여, 댐퍼와 방진마운트가 일체를 이루는 방진장치를 구성할 수 있다. 이 방진장치에는 상기한 본 발명의 댐퍼가 사용된다.The damper of the present invention can be used as such, but in the anti-vibration system, a spring must be used, as shown in FIG. 4, one or two or more dampers (one on the wide lower plate 300). 100) and one or more than two or more dust mounts 200 are put together, bolted upper plate 400 having rigidity enough to apply uniform force to both of these dampers and dust mounts on the top. By combining by welding or the like, a damper and a vibration mount can be configured to form a vibration isolator. The damper of the present invention described above is used for this vibration isolator.

상기 방진장치에 사용할 수 있는 방진마운트(200)로는 스프링마운트(도 4의 (a)), 고무마운트((도 4의 (b)), 에어마운트((도 4의 (c))를 포함하며 모든 종류의 탄성체를 이용한 방진마운트가 사용될 수 있다,Vibration mount 200 that can be used in the vibration isolator includes a spring mount (Fig. 4 (a)), a rubber mount ((b) of Figure 4, air mount ((c) of Figure 4) Dust mounts using all kinds of elastomers can be used,

상기와 같이 댐퍼와 방진마운트가 일체를 이루는 방진장치를 사용할 경우, 미리 공장에서 조립된 하나의 장치로 댐퍼와 방진마운트를 동시에 설치하는 것이 되어 현장 설치작업이 아주 편리하다.As described above, when the damper and the vibration mount are integrally formed, the damper and the vibration mount are installed at the same time as one device assembled at the factory.

본 발명인 고점성오일의 전단력을 이용한 댐퍼와 이를 이용한 방진장치는 각종 기계 또는 구조물의 진동 방지에 이용된다.The damper using the shear force of the high viscosity oil of the present invention and the vibration isolator using the same is used to prevent vibration of various machines or structures.

도 1은 본 발명인 댐퍼의 구성도이다.1 is a block diagram of a damper according to the present invention.

도 2는 점성유체의 전단저항력의 발생 메커니즘을 보인 그림이다.2 is a diagram showing a mechanism of generating shear resistance of a viscous fluid.

도 3은 다수 개의 전단저항체를 구비한 댐퍼의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a damper having a plurality of shear resistors.

도 4는 본 발명의 방진장치 구성도이다.4 is a block diagram of the dustproof apparatus of the present invention.

※ 중요 구성품 번호※ Important Component Number

1 : 하부몸체, 2 : 상부몸체, 3 : 고점성오일, 4 : 바닥브래킷, 1: lower body, 2: upper body, 3: highly viscous oil, 4: bottom bracket,

5 :장비브래킷, 6 : 복원스프링, 7 :주름커버5: Equipment Bracket, 6: Restoration Spring, 7: Wrinkle Cover

11 : 하부저항체, 12 : 오일주입구, 21 :상부저항체, 22 : 공기구멍,11: lower resistor, 12: oil inlet, 21: upper resistor, 22: air hole,

100 : 댐퍼, 200 : 방진마운트, 300 : 하부플레이트, 400 : 상부플레이트.100: damper, 200: vibration mount, 300: lower plate, 400: upper plate.

Claims (7)

용기 형상으로서, 내부에 1개 또는 2개 이상 다수 개의 하부저항체(11)를 구비한, 하부몸체(1);A lower body (1) having a container shape and having one or two or more lower resistors (11) therein; 컵 형상으로서, 상기 하부몸체(1)의 상부에 컵의 바닥이 위로 향하도록 삽입되어 결합되고, 외벽이 상기 하부몸체(1)의 내벽과 일정한 간격의 틈새를 유지하고, 내부에는 상기 하부몸체(1)의 하부저항체(11)와 일정한 간격의 틈새를 유지하는 1개 또는 2개 이상 다수 개의 상부저항체(21)를 구비한, 상부몸체(2);As a cup-shaped, the bottom of the cup is inserted and coupled to the upper portion of the lower body 1, the outer wall maintains a gap with a constant interval with the inner wall of the lower body 1, the lower body ( An upper body 2 having one or two or more plurality of upper resistors 21 for maintaining a gap of the lower resistor 11 of 1) at a predetermined interval; 그리고 상기 하부몸체(1)와 상부몸체(2) 사이의 공간에 충진되는 점성이 있는 오일로서, 동점성계수가 10,000 내지 1,000,000cS 범위인, 고점성오일(3);And as a viscous oil filled in the space between the lower body (1) and the upper body (2), the kinematic viscosity is in the range of 10,000 to 1,000,000 cS, high viscosity oil (3); 을 포함하여 구성되어, 하부몸체(1)의 내벽과 상부몸체(2)의 외벽 사이의 틈새 그리고 하부저항체(11)와 상부저항체(21) 사이의 틈새에 충진된 고점성오일(3)의 전단응력에 의하여 하부몸체(1)와 상부몸체(2) 사이의 상대 운동에 저항하는 힘을 발생시키는, 댐퍼.Shear of the high viscosity oil (3) filled in the gap between the inner wall of the lower body (1) and the outer wall of the upper body (2) and the gap between the lower resistor 11 and the upper resistor (21) A damper for generating a force that resists relative movement between the lower body (1) and the upper body (2) by stress. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는,The method of claim 1, wherein the damper, 하부몸체(1)의 하면에 부착되어 댐퍼를 설치할 건물의 바닥 또는 구조체에 고정되는 바닥브래킷(4), 상부몸체(2)의 상면에 부착되어 댐퍼가 사용될 장비에 고정되는 장비브래킷(5), 댐퍼의 내부에 구비되어 수축된 댐퍼가 본래의 길이로 복원될 수 있게 하는 복원스프링(6), 그리고 상기 하부몸체(1)와 상부몸체(2)의 결합부에 구비되어 이물질이 댐퍼 내부로 유입되지 않도록 하는 신축이 자유로운 주름커버(7) 중의 어느 하나 이상을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 댐퍼.A bottom bracket (4) attached to the bottom of the lower body (1) and fixed to the floor or structure of the building where the damper is to be installed, an equipment bracket (5) attached to the top of the upper body (2) and fixed to the equipment to which the damper is to be used; Restoring spring (6) provided inside the damper to allow the contracted damper to be restored to its original length, and the coupling portion of the lower body (1) and the upper body (2) is foreign matter flows into the damper A damper, characterized in that it further comprises any one or more of the wrinkle-free cover 7 is free to stretch. 삭제delete 1개 또는 2개 이상 다수 개의 제1항 또는 제4항의, 댐퍼(100);One or two or more of the plurality of dampers (100) of claim 1 or 4; 1개 또는 2개 이상 다수 개의, 방진마운트(200);One or more than two, dust mount 200; 상기 댐퍼(100)와 상기 방진마운트(200)가 올려져서 고정되는 판인, 하부플레이트(300);The damper 100 and the anti-vibration mount 200 is a plate which is fixed by raising, the lower plate 300; 그리고 상기 댐퍼(100)와 상기 방진마운트(200)의 상단에 결합되어, 상기 댐퍼(100)와 방진마운트(200) 모두에 균일하게 힘을 가하는, 상부플레이트(400);And an upper plate 400 coupled to an upper end of the damper 100 and the dustproof mount 200 to uniformly apply a force to both the damper 100 and the dustproof mount 200; 를 포함하여 구성되는, 방진장치.It is configured to include, dustproof device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 방진마운트(200)는, 탄성체가 금속코일스프링인 스프링마운트, 탄성체가 고무인 고무마운트, 그리고 탄성체가 압축공기가 충진된 벨로우즈인 에어마운트 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 방진장치.The dustproof mount 200 is characterized in that the elastic body is any one of a spring mount is a metal coil spring, the rubber is a rubber mount, the elastic body is rubber, and the air mount is a bellows filled with compressed air.
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