KR101210656B1 - 3축 방향 진동제어를 위한 전기설비용 면진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3축 방향 진동제어를 위한 전기설비용 면진장치에 관한 것으로, 수평진동 및 수직진동을 제어하면서 풍하중이 야기하는 상시 미진동이나 작은 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 제한하지만 규모가 큰 지진으로 인해 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 통해 에너지를 소산시킬 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 하부 고정부재와; 상부 고정부재와; 제2연결부재에 의하여 전기설비의 하부에 대하여 하측으로 이격을 두고 연결된 수평변위부재와; 수평변위부재의 하부에서 고정부재를 향하여 지속적으로 가압하는 가압부재와; 하부 고정부재의 상면과 가압부재의 하면에 각각 고정되어 가압부재에 의해 지속적으로 가압되어 서로 마찰접촉하되, 수평변위부재 및 가압부재를 통해 가해지는 일정 미만의 수평하중에 대해서는 수평변위부재 및 가압부재의 수평방향 변위를 구속하고, 일정 이상의 수평하중에 대해서는 수평변위부재 및 가압부재의 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 유도하는 제1마찰패드 및 제2마찰패드와; 상부 고정부재에 설치되고 수평변위부재의 상면을 접촉하면서 수평변위부재의 상방향 변위는 억제하면서 수평방향 변위는 허용하는 슬라이딩부재와; 전기설비와 수평변위부재 사이에 설치되어 전기설비를 탄성지지하는 수직진동 제어용 제2압축스프링을 포함한다

Description

3축 방향 진동제어를 위한 전기설비용 면진장치{Isolation Device for triaxiality direction vibration control of electric facility}

본 발명은 전기설비용 면진장치에 관한 것으로, 특히 수평진동 및 수직진동을 제어하면서 풍하중이 야기하는 상시 미진동이나 작은 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 제한하지만 규모가 큰 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 통해 에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한 3축 방향 진동제어를 위한 전기설비용 면진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 변전소는 발전소에서 생산한 전력을 송전선로 및 배전선로를 통하여 수요가에게 보내는 과정에서 전압과 전류의 변성 및 전력의 배분을 위하여 설치하는 시설의 집합체를 이른다. 한편, 발전전압을 송전전압으로 높이는 변전소를 승압변전소라 하며, 송전전압을 배전전압이나 더 낮은 송전전압으로 낮추는 변전소를 강압변전소라 하며, 강압변전소 중에서 그 기능에 따라 송전전압을 더 낮은 송전전압으로 낮추는 변전소를 1차 변전소라 하고, 송전전압을 배전전압으로 바꾸는 변전소를 2차 변전소라고 한다.

이러한 변전소에 설치되는 시설물들로는 변압기, 단로기, 차단기, 조상설비, 피뢰기, 배전반 등이 있으며, 이들 설비들이 안정적인 전력공급을 유지할 수 있도록 위해요소들을 사전에 차단하는 것이 매우 중요하다. 상기 위해요소 중 지진은 예측하여 대비하기 어렵고, 그 피해 양상이 치명적이고 광범위하므로, 이를 대비하여 변전설비, 예컨대 배전반에는 다양한 내진 및 방진 기술이 적용되어 사용되고 있다.

도 1을 참조하여 종래의 배전반에 적용된 내진 및 방진 기술을 상술하면 다음과 같다. 배전반(10)의 하단부(11)에는, 배전반(10)을 지면에 배치하여 고정하기 위한 앵커 볼트(12)가 배전반(10)과 지면 사이에 개재되어 단순 체결되어 있고, 면에 의한 진동을 완화하기 위한 방진패드(13)가 앵커 볼트(12)와 지면 사이에 개재되어 있다.

이러한 구성에 따르면 지진에 의한 진동이 배전반(10)으로 직접 전달되는 것을 완화하기도 하지만, 앵커 볼트(12)에 의한 단순 체결로 인해 지진에 의한 수평방향의 진동이 배전반으로 직접 전달되어 배전반(10)이 파손되거나 손상될 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 경우 수평방향의 진동에 대해서는 적절한 대응이 불가능하다는 문제점이 있었다. 이는 지진 발생시 수평방향 성분과 수직방향 성분의 진동이 함께 작용한다는 점을 감안하면 치명적인 문제라고 할 수 있다.

하물며, 풍하중에 의한 상시 미진동 및 작은 지진에 의해 수평방향으로 비교적 미약한 하중이 가해지는 경우, 강도 높은 지진에 의해 큰 하중이 가해지는 경우와 적절히 구분하여 대응할 수 있는 방안이 전혀 마련되어 있지 못했다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수평진동 및 수직진동을 제어하면서 풍하중으로 인해 야기되는 상시 미진동이나 작은 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 제한하지만 규모가 큰 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 통해 에너지를 소산시킬 수 있도록 한 3축 방향 진동제어를 위한 전기설비용 면진장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 전기설비용 면진장치는, 지면에 고정되는 하부 고정부재와; 제1연결부재에 의하여 상기 하부 고정부재에 대하여 상측으로 이격을 두고 연결된 상부 고정부재와; 제2연결부재에 의하여 상기 전기설비의 하부에 대하여 하측으로 이격을 두고 연결되고, 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재 사이에서 수평방향으로 변위 가능하도록 설치되어 상기 전기설비의 수평방향 변위시 함께 변위되는 수평변위부재와; 상기 수평변위부재의 하부에서 제1압축스프링에 의해 탄성지지되어 상기 하부 고정부재를 향하여 지속적으로 가압하는 가압부재와; 상기 하부 고정부재의 상면과 상기 가압부재의 하면에 각각 고정되어 상기 가압부재에 의해 지속적으로 가압되어 서로 마찰접촉하되, 상기 수평변위부재 및 가압부재를 통해 가해지는 일정 미만의 수평하중에 대해서는 상기 수평변위부재 및 가압부재의 수평방향 변위를 구속하고, 일정 이상의 수평하중에 대해서는 상기 수평변위부재 및 가압부재의 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 유도하는 제1마찰패드 및 제2마찰패드와; 상기 상부 고정부재에 설치되고 상기 수평변위부재의 상면을 접촉하면서 상기 수평변위부재의 상방향 변위는 억제하면서 수평방향 변위는 허용하는 슬라이딩부재와; 상기 전기설비와 수평변위부재 사이에 설치되어 상기 전기설비를 탄성지지하는 수직진동 제어용 제2압축스프링을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1연결부재는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되어 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재를 관통하고, 상기 제1연결부재의 상단부와 하단부에는 각각 너트가 체결되어 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재 간 이격을 조절할 수 있도록 하되, 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재 간 이격이 좁혀질 때 상기 제1마찰패드와 제2마찰패드 간 마찰력은 더욱 증대되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.

또한, 상기 제1연결부재는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되어 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재를 관통하고, 상기 제1연결부재의 상단부와 하단부에는 각각 너트가 체결되어 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재 간 이격을 조절할 수 있도록 하되, 상기 하부 고정부재와 상부 고정부재 간 이격이 좁혀질 때 상기 제1마찰패드와 제2마찰패드 간 마찰력은 더욱 증대되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수평변위부재는, 상부는 원판 형태로 이루어지되 하부로 갈수록 폭이 점차 축소되어 역삼각 단면을 갖는 본체부와, 상기 본체부의 상부로부터 좌측과 우측으로 각각 바 형태로 연장되어 상기 제2연결부재와 결합되는 결합부와, 상기 본체부의 하부에서 하측으로 연장되어 하부가 개방된 박스 형태의 챔버부로 이루어지고, 상기 가압부재는 상부가 개방된 박스 형태로 이루어져 상기 수평변위부재의 챔버부 내측으로 일부가 삽입된 상태에서 수직방향 진퇴가 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수평변위부재의 챔버부 내부와 상기 가압부재의 내부에는 서로 대응하여 제1압축스프링의 상단부와 하단부가 끼워지는 복수개의 제1돌기 및 제2돌기가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1마찰패드는 상기 제2마찰패드에 비해 넓은 것으로 구비되어, 상기 수평변위부재 및 가압부재의 수평방향 변위로 인해 상기 제2마찰패드가 제1마찰패드의 영역을 벗어나지 않도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩부재는, 상기 상부 고정부재에 고정된 베어링 본체와, 상기 베어링 본체의 하부에 회전 가능하게 수용되어 상기 수평변위부재의 상면에 구름 가능하게 접촉하는 구름볼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 하부 고정부재는 원판 형태로 이루어진 디스크부와, 상기 디스크부로부터 전측과 후측으로 각각 바 형태로 연장되어 상기 제1연결부재와 결합되는 연장부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 디스크부의 상면에는 요입된 안착부가 형성되어 상기 제1마찰패드가 안착되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전기설비의 하부에는 그 둘레를 따라 H형강이 눕혀진 상태로 덧대어져 결합되며, 상기 제2연결부재는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되어 그 상단부와 하단부가 각각 상기 H형강의 하부 리브와 수평변위부재를 관통하도록 설치되고, 상기 H형강의 하부 리브를 중심으로 하측과 상측에서 상기 제2연결부재에 끼워진 상태로 수직진동 제어용 제2압축스프링과 제3압축스프링이 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 수직진동으로 인해 상기 전기설비가 하방향으로 변위되는 순간에는 상기 제2압축스프링은 압축되고 제3압축스프링은 이완되며, 상기 전기설비가 상방향으로 변위되는 순간에는 상기 제2압축스프링은 이완되고 제3압축스프링은 압축되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 H형강의 하부 리브와 수평변위부재 사이에는 상기 제2압축스프링을 수용하는 한 쌍의 제1스프링캡이 더 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 H형강의 상부 리브와 전기설비 사이에는 전류를 차단하는 절연패드가 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 전기설비용 면진장치는, 수평진동과 수직진동 모두에 대하여 제어가 가능하며, 제1마찰패드와 제2마찰패드를 구비한 구성에 의하여 풍하중이 야기하는 상시 미진동이나 작은 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 제한하지만 규모가 큰 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 통해 에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 수평진동을 전담하여 제어하는 부분과, 수직진동을 전담하여 제어하기 위한 부분으로 명확하게 기능을 분리함으로써 수평진동과 수직진동에 대비하기 위한 설계가 용이하면서도 정확하다는 장점을 갖게 된다.

또한, 본 발명은 압축스프링에 의해 탄성지지된 가압부재에 의해 제1마찰패드와 제2마찰패드를 압박하도록 구성되어 마찰감쇠를 위한 높은 마찰력을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 제1마찰패드와 제2마찰패드를 압박하도록 구비된 가압부재의 위치를 변위시키는 방식으로 제1마찰패드와 제2마찰패드를 더욱 압박함으로써 필요한 마찰력을 얻기 위해 요구되는 추가 하중을 자체적으로 조달할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 면진장치를 설명하기 위한 참조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 모델링된 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 저면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 측면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 구성을 설명하기 위한 분해사시도.
도 11a 내지 11c는 지진이나 풍하중에 의한 수평진동 발생시 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도.
도 12a 및 도 12b는 지진이나 풍하중에 의하여 수직진동 발생시 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 모델링된 사시도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치가 전기설비에 설치된 상태를 보여주는 정면도, 평면도, 저면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전기설비용 면진장치(100)는, 변압기, 수전반, 배전반, 태양광 발전설비 등 다양한 형태의 전기설비(200)들과 지면 사이에 설치되며, 수평진동 및 수직진동을 제어하면서 상시 미진동이나 작은 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 제한하지만 규모가 큰 지진으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 통해 에너지를 효과적으로 소산시킬 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 전기설비용 면진장치의 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 6 내지 8은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 사시도, 정면도, 측면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 그리고 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 면진장치는, 하부 고정부재(111)와, 상부 고정부재(112), 제1연결부재(113), 슬라이딩부재인 볼베어링(114)), 제1마찰패드(121) 및 제2마찰패드(122), 가압부재(131), 제1압축스프링(132), 수평변위부재(133), 제2연결부재(141), 제2압축스프링(142), 제3압축스프링(151), H형강(161) 및 절연패드(171)를 포함하여 이루어지며, 이들은 수평진동을 전담하여 제어하기 위한 구성요소들과 수직진동을 전담하여 제어하기 위한 구성요소들로 분류된다.

즉, 수평진동을 제어하기 위한 구성요소들에는 하부 고정부재(111)와, 상부 고정부재(112), 제1연결부재(113), 볼베어링(114), 제1마찰패드(121) 및 제2마찰패드(122), 가압부재(131), 제1압축스프링(132), 수평변위부재(133)가 있으며, 수직진동을 제어하기 위한 구성요소들에는 제2연결부재(141), 제2압축스프링(142), 제3압축스프링(151)이 있다.

이처럼 본 발명의 실시예에 의한 면진장치는, 수평진동을 전담하여 제어하는 부분과, 수직진동을 전담하여 제어하기 위한 부분으로 명확하게 기능을 분리함으로써 수평진동과 수직진동을 대비하기 위한 설계가 용이하면서도 정확하다는 장점을 갖게 된다.

계속해서 아래에서는 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 면진장치를 설명하기로 한다. 먼저 수평진동을 제어하기 위한 구성요소들에 대해 주로 설명한 후, 수직진동을 제어하기 위한 구성요소들에 대해 설명한다.

상기 하부 고정부재(111)는, 지면에 고정된 형태로 설치되며, 원판 형태로 이루어진 디스크부(111a)와, 상기 디스크부(111a)로부터 전측과 후측으로 각각 바 형태를 갖고 연장되어 상기 제1연결부재(113)와 결합되는 연장부(111c)로 이루어진다. 여기서 상기 디스크부(111a)의 상면에는 요입된 안착부(111b)가 형성되어 상기 제1마찰패드(121)가 안정적으로 안착될 수 있도록 하며, 상기 연장부(111c)에는 제1연결부재(113)의 하단부가 관통할 수 있도록 나선 형성된 관통공이 형성된다.

상기 상부 고정부재(112)는, 상기 수평변위부재(133)를 상측에서 수평변위 가능하도록 지지해주는 볼베어링(114)을 고정하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 상부 고정부재(112)는 하부 고정부재(111)에 대하여 제1연결부재(113)에 의해 상측으로 이격을 두고 결합된다. 또한, 상기 상부 고정부재(112)는 상기 하부 고정부재(111)의 연장부(111c)에 대응하여 마주하도록 사각의 바 형태로 구비되며 그 중앙부에 상기 볼베어링(114)이 관통하여 고정되는 관통공이 형성되는 한편, 양단부에는 제1연결부재(113)의 상단부가 관통할 수 있도록 나선 형성된 관통공이 형성된다.

상기 제1연결부재(113)는, 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112)를 이격되게 연결하면서 그 이격을 조절하면서 그 사이에 설치된 가압부재(131)를 통하여 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력을 조절하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 제1연결부재(113)는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되고, 상단부와 하단부가 각각 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112)를 관통한 상태에서 너트(113a)를 체결함으로써 상기 너트(113a)를 사용하여 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 간 이격을 조절할 수 있도록 한 것이다.

이같은 구성에서 주목할 점은 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 간 이격이 좁혀질 때 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력은 더욱 증대된다는 점이다. 이에 따라 전기설비의 하중만으로는 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력을 적당한 수준으로 확보하지 못하여 추가적인 하중이 필요할 때 상기 제1연결부재(113)에 체결된 너트(113a)를 사용하여 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112)의 이격을 좁혀주면 된다. 그러면, 수평변위부재(133)와 가압부재(131)가 하방향으로 변위되어 하부 고정부재(111)와의 사이에 위치한 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)에 대하여 더욱 압박을 가함으로써 수직항력으로 작용하여 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력이 증대된다. 참고로, 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력은 전기설비의 하중과 추가적인 하중을 포함하여 작용하는 수직항력과 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)의 마찰계수를 곱하여 얻어지는데 본 발명은 전술된 것처럼 가압부재(131)를 수직방향으로 변위시키면서 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)를 압박하여 상기 추가적인 하중을 확보할 수 있는 것이다.

상기 수평변위부재(133)는 상기 전기설비의 하부에 대하여 제2연결부재(141)에 의해 하측으로 이격을 두고 연결되고, 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 사이에서 상기 가압부재(131)와 함께 수평방향으로 변위 가능하도록 설치되며 상기 전기설비의 수평방향 변위시 함께 변위된다. 여기서, 상기 수평변위부재(133)는 상부가 원판 형태로 이루어지되 수평하중이 가해질 때 손상되지 않도록 충분한 강성을 확보하기 위하여 하부로 갈수록 폭이 점차 축소되어 역삼각 단면을 갖는 본체부(133a)를 구비한다. 그리고 상기 본체부(133a)의 상부로부터 좌측과 우측으로 각각 바 형태로 연장되어 상기 제2연결부재(141)와 결합되는 결합부(133c)와, 상기 본체부(133a)의 하부에서 하측으로 연장되어 하부가 개방된 박스 형태의 챔버부(133b)를 더 구비한다. 상기 챔버부(133b) 내부에는 제1압축스프링(132)의 상단부가 끼워지는 복수의 제1돌기(133d)가 구비된다.

상기 가압부재(131)는 상기 수평변위부재(133)의 하부에 결합되어 상기 수평변위부재(133)의 수평 변위시 함께 변위되고 하방향으로 진출하려는 경향을 갖도록 제1압축스프링(132)에 의해 탄성지지되어 상기 하부 고정부재(111)와의 사이에 설치된 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)를 지속적으로 가압한다. 이처럼 상기 가압부재(131)가 상기 하부 고정부재(111)를 가압하게 되면 전기설비에 더해 추가적인 하중을 확보하는 효과를 갖기 때문에 수직항력이 커지고 이로 인해 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력이 효과적으로 증대된다. 이를 위해 상기 가압부재(131)는 상부가 개방된 박스 형태로 이루어져 상기 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내측으로 일부가 삽입된다. 이로써 상기 가압부재(131)가 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내측에서 안내를 받으면서 수직방향 진퇴를 할 수 있게 되다. 또한 상기 가압부재(131)의 내부에는 상기 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내부에 형성된 제1돌기(133d)와 마주하여 형성된 제2돌기(131a)가 구비되어 제1압축스프링(132)의 하단부가 끼워진다.

상기 제1압축스프링(132)은 상기 가압부재(131)를 탄성지지해주는 역할을 하는 것으로 상단부와 하단부가 상기 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내부에 형성된 제1돌기(133d)와 가압부재(131)의 내부에 형성된 제2돌기(131a)에 끼워져 설치된다. 여기서 주목할 점은 상기 제1압축스프링(132)은 수직진동을 제어하기 위한 용도로 사용되는 것이 아니라는 점이다. 즉, 상기 제1압축스프링(132)은 탄성력에 의해 상기 가압부재(131)를 하방향으로 밀어주어 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간의 마찰접촉을 지속적으로 유지시켜주면서 서로간의 마찰력을 증대시키기 위한 것이라는 점이다.

상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)는 상기 하부 고정부재(111)의 상면과 상기 가압부재(131)의 하면에 각각 고정되어 서로 마찰접촉하면서 수평진동으로 인해 수평방향으로 가해지는 일정 미만의 하중에 대해서는 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위를 억제하고, 수평방향으로 가해지는 일정 이상의 하중에 대해서는 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위를 허용한다. 여기서, 상기 제1마찰패드(121)는 상기 제2마찰패드(122)에 비해 넓은 크기로 이루어지는데, 이는 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위로 인해 제2마찰패드(122)가 제1마찰패드(121)의 영역을 벗어나지 않도록 하면서 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 동일면적으로 지속 접촉하게 함으로써 균일한 마찰력에 의한 마찰감쇠를 유도하기 위함이다.

한편, 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122)는 테플론 시트나 스테인리스 스틸로 구비될 수 있다. 테플론 시트의 경우, 마찰계수가 0.04로 금속 중 가장 작은 마찰계수를 가지고, 영하 110도에서 영상 260도까지 견딜 수 있는 내열 내한성을 가지며, 강한 산, 알칼리염산용재에도 견딜 수 있는 내약품성이 있으며, 물이나 기름이 잘 묻지 않아 높은 내구성 가지는 비유성이 있으며, 광역의 주파수대에 걸쳐 매우 높은 절연성과 낮은 손실률 그리고 표면 저항력을 가지며, 유리 섬유등과 결합된 복합 재료이므로 높은 온도 및 높은 압력 하에서도 우수한 치수 안정성을 가지는 등 우수한 특성이 있다. 한편, 스테인리스 스틸의 경우, 약 11%의 크롬이 들어간 강철 합금으로서 내식성이 있어서 녹, 부식이 일반 강철에 비해서 적다. 따라서 수배전반 설비가 실외에 설치되는 경우를 고려하여 주변 환경요인에 의해 쉽게 녹이 발생하거나 오염되지 않도록 할 수 있다.

상기 볼베어링(114)은 상기 상부 고정부재(112)와 수평변위부재(133) 사이에서 제1압축스프링(132)의 반발력 등으로 수평변위부재(133)가 상승하려 할 때 이를 저항하여 억제하는 역할을 한다. 동시에 수평방향 변위에 대해서는 자유롭게 허용하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 볼베어링(114)은 상부에 구비된 볼트(114c)에 의해 상기 상부 고정부재(112)에 체결되어 고정된 베어링 본체(114b)와, 상기 베어링 본체(114b)의 하부에 회전 가능하게 수용되어 상기 수평변위부재(133)의 상면에 접촉하는 구르는 구름볼(114a)을 포함하여 이루어진다.

계속해서, 수직진동을 제어하기 위한 구성요소들에 대해 설명하기로 한다.

상기 제2연결부재(141)는 상단부와 하단부가 각각 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)와 수평변위부재(133)를 관통하도록 설치되고, 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)를 중심으로 하측과 상측에 각각 상기 제2연결부재(141)에 끼워진 상태로 제2압축스프링(142) 및 제3압축스프링(151)이 설치된다. 여기서 주의할 점은 상기 제2연결부재(141)는 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)와 수평변위부재(133)에 체결되지 않고 단순히 관통한 상태로만 설치된다는 점이다.

이같은 구성에 따르면 상기 수평변위부재(133)에 이르는 전기설비에 대한 수직방향 지지는 상기 제2연결부재(141)가 아니라 제2압축스프링(142) 및 제3압축스프링(151)이 전적으로 담당하게 된다. 다만, 상기 제2연결부재(141)는 수평진동 발생시 상기 전기설비에 가해지는 수평하중을 상기 수평변위부재(133)에 전달하는 역할을 수행하고 제2압축스프링(142) 및 제3압축스프링(151)이 이탈되지 못하도록 구속하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 H형강(161)과 수평변위부재(133) 사이에는 상기 제2압축스프링(142)을 상부와 하부에서 수용하는 한 쌍의 제1스프링캡(142a,142b)이 상기 제2연결부재(141)에 관통되어 끼워진 형태로 구비된다. 이들 한 쌍의 제1스프링캡(142a,142b) 중 하부에 위치한 것은 상부가 개방된 박스 형태로, 상부에 위치한 것은 하부가 개방된 박스 형태로 이루어져서 서로 신축 가능하게 결합된다.

나아가, 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)를 관통한 상기 제2연결부재(141)의 상단부에는 상기 제3압축스프링(151)이 이탈되지 않도록 너트(141a)와 판와셔(153)가 체결되고, 그 아래는 제3압축스프링(151)을 외측에서 둘러싸는 제2스프링캡(152)이 구비된다.

상기 H형강(161)은 전기설비의 하부 둘레를 따라 눕혀진 상태로 덧대어져 결합된다. 이렇게 구비된 상기 H형강(161)은 기성품을 활용하는 방식으로 쉽게 조달 할 수 있으며 대단히 안정적으로 상기 전기설비와 본 발명의 면진장치 간을 연결하여 지지할 수 있도록 도와준다.

상기 절연패드(171)는 상기 H형강(161)과 전기설비 간에 직접 접촉되지 않도록 그 사이에 복수개가 설치된다. 이로써 본 발명에 의한 면진장치에 전기설비로부터 유출되는 전기가 흐르지 않도록 차단하여 감전 위험은 물론 상기 면진장치의 내구성이 약화되는 문제를 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전기설비용 면진장치의 작용 및 동작을 도 11a 내지 도 11c, 도 12a 및 도 12b와 더불어 첨부한 도면들에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 도 11a 내지 11c는 지진이나 풍하중에 의한 수평진동 발생시 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도이고, 도 12a 및 도 12b는 지진이나 풍하중에 의하여 수직진동 발생시 본 발명의 실시예에 의한 면진장치의 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.

먼저, 약한 지진이나 풍하중에 의하여 수평진동이 발생하여 전기설비에 일정 미만의 수평하중이 가해지는 경우이다. 이때 전기설비에 가해진 하중이 H형강(161)과 제2연결부재(141)를 통하여 수평변위부재(133)에 전달되어 상기 수평변위부재(133)가 수평방향으로 변위되려는 경향을 갖게 된다. 하지만, 그러한 경향을 갖는 수평변위부재(133)는 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력에 의해 구속되어 도 11a에 도시된 것처럼 변위 없이 초기 상태 그대로 유지된다.

한편, 강력한 지진으로 인해 수평진동이 발생하여 전기설비에 일정 이상의 수평하중이 가해지는 경우에는, 상기 수평변위부재(133)가 상기 수평변위부재(133)가 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력에도 불구하고 도 11b나 도 11c에 도시된 것처럼 수평방향으로 변위된다. 하지만 이 과정에서 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰감쇠에 의하여 수평방향의 진동에너지가 효과적으로 소산된다.

이때 상기 수평변위부재(133)의 수평방향 변위로 인해 본 발명의 면진장치에는 어떠한 변형이나 손상도 발생되지 않았으므로 상기 수평변위부재(133)를 도 11a와 같이 원래의 위치로 복원시켜주면 된다. 이를 위해 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112)를 연결하는 제1연결부재(113)의 너트(113a)를 느슨하게 풀어 상기 수평변위부재(133)에 대한 볼베어링(114)의 접촉을 해제한 상태에서 수평변위부재(133)를 원위치로 이동시켜주면 된다.

이어서, 연직성분이 강한 지진이나 풍하중, 차량과 같이 중량물의 이동으로 수직진동이 발생하여 전기설비에 수직하중이 가해지는 경우이다. 이때에는 전기설비에 가해진 수직하중이 H형강(161)의 하부 리브(161a)를 통해 제2압축스프링(142)과 제3압축스프링(151)에 전달된다. 그러면 도 12a에 도시된 초기상태에서 도 12b에 도시된 것처럼 제2압축스프링(142)이 압축되고 제3압축스프링(151)이 이완되거나 반대로 제2압축스프링(142)이 이완되고 제3압축스프링(151)이 압축되는 동작을 반복하면서 수직방향의 진동에너지를 소산시킨다. 이때 가압부재(131)를 통하여 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간을 압박하고 있는 제1압축스프링(132)에는 수직하중이 전달되지 않으므로 압축되거나 수직방향의 진동에너지를 소산시키는데 전혀 참여하지 않는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

111 : 하부 고정부재 112 : 상부 고정부재
113 : 제1연결부재 114 : 볼베어링
121 : 제1마찰패드 122 : 제2마찰패드
131 : 가압부재 132 : 제1압축스프링
133 : 수평변위부재 141 : 제2연결부재
161 : H형강 171 : 절연패드
142 : 제2압축스프링 151 : 제3압축스프링

Claims (13)

1. 전기설비의 하부와 지면 사이에 설치되는 전기설비용 면진장치에 있어서,
   지면에 고정되는 하부 고정부재(111)와;
   제1연결부재(113)에 의하여 상기 하부 고정부재(111)에 대하여 상측으로 이격을 두고 연결된 상부 고정부재(112)와;
   제2연결부재(141)에 의하여 상기 전기설비의 하부에 대하여 하측으로 이격을 두고 연결되고, 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 사이에서 수평방향으로 변위 가능하도록 설치되어 상기 전기설비의 수평방향 변위시 함께 변위되는 수평변위부재(133)와;
   상기 수평변위부재(133)의 하부에서 제1압축스프링(132)에 의해 탄성지지되어 상기 하부 고정부재(111)를 향하여 지속적으로 가압하는 가압부재(131)와;
   상기 하부 고정부재(111)의 상면과 상기 가압부재(131)의 하면에 각각 고정되어 상기 가압부재(131)에 의해 지속적으로 가압되어 서로 마찰접촉하되, 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)를 통해 가해지는 일정 미만의 수평하중에 대해서는 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위를 구속하고, 일정 이상의 수평하중에 대해서는 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위를 허용하면서 마찰감쇠를 유도하는 제1마찰패드(121) 및 제2마찰패드(122)와;
   상기 상부 고정부재(112)에 설치되고 상기 수평변위부재(133)의 상면을 접촉하면서 상기 수평변위부재(133)의 상방향 변위는 억제하면서 수평방향 변위는 허용하는 슬라이딩부재와;
   상기 전기설비와 수평변위부재(133) 사이에 설치되어 상기 전기설비를 탄성지지하는 수직진동 제어용 제2압축스프링(142)을 포함하여 구성되는 전기설비용 면진장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1연결부재(113)는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되어 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112)를 관통하고, 상기 제1연결부재(113)의 상단부와 하단부에는 각각 너트(113a)가 체결되어 상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 간 이격을 조절할 수 있도록 하되,
   상기 하부 고정부재(111)와 상부 고정부재(112) 간 이격이 좁혀질 때 상기 제1마찰패드(121)와 제2마찰패드(122) 간 마찰력은 더욱 증대되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 수평변위부재(133)는, 상부는 원판 형태로 이루어지되 하부로 갈수록 폭이 점차 축소되어 역삼각 단면을 갖는 본체부(133a)와, 상기 본체부(133a)의 상부로부터 좌측과 우측으로 각각 바 형태로 연장되어 상기 제2연결부재(141)와 결합되는 결합부(133c)와, 상기 본체부(133a)의 하부에서 하측으로 연장되어 하부가 개방된 박스 형태의 챔버부(133b)로 이루어지고,
   상기 가압부재(131)는 상부가 개방된 박스 형태로 이루어져 상기 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내측으로 일부가 삽입된 상태에서 수직방향 진퇴가 가능한 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수평변위부재(133)의 챔버부(133b) 내부와 상기 가압부재(131)의 내부에는 서로 대응하여 제1압축스프링(132)의 상단부와 하단부가 끼워지는 복수개의 제1돌기(133d) 및 제2돌기(131a)가 구비된 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1마찰패드(121)는 상기 제2마찰패드(122)에 비해 넓은 것으로 구비되어, 상기 수평변위부재(133) 및 가압부재(131)의 수평방향 변위로 인해 상기 제2마찰패드(122)가 제1마찰패드(121)의 영역을 벗어나지 않도록 한 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이딩부재는, 상기 상부 고정부재(112)에 고정된 베어링 본체(114b)와, 상기 베어링 본체(114b)의 하부에 회전 가능하게 수용되어 상기 수평변위부재(133)의 상면에 구름 가능하게 접촉하는 구름볼(114a)을 포함하여 이루어지는 볼베어링(114)인 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 하부 고정부재(111)는 원판 형태로 이루어진 디스크부(111a)와, 상기 디스크부(111a)로부터 전측과 후측으로 각각 바 형태로 연장되어 상기 제1연결부재(113)와 결합되는 연장부(111c)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 디스크부(111a)의 상면에는 요입된 안착부(111b)가 형성되어 상기 제1마찰패드(121)가 안착되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 전기설비의 하부에는 그 둘레를 따라 H형강(161)이 눕혀진 상태로 덧대어져 결합되며,
   상기 제2연결부재(141)는 외주면에 나선 형성된 강봉으로 구비되어 그 상단부와 하단부가 각각 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)와 수평변위부재(133)를 관통하도록 설치되고, 상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)를 중심으로 그 하측에는 상기 제2연결부재(141)에 끼워진 상태로 상기 제2압축스프링(142)이 설치되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)를 중심으로 그 상측에는 상기 제2연결부재(141)에 끼워진 상태로 수직진동 제어용 제3압축스프링(151)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
11. 제10항에 있어서,
    수직진동으로 인해 상기 전기설비가 하방향으로 변위되는 순간에는 상기 제2압축스프링(142)은 압축되고 제3압축스프링(151)은 이완되며, 상기 전기설비가 상방향으로 변위되는 순간에는 상기 제2압축스프링(142)은 이완되고 제3압축스프링(151)은 압축되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 H형강(161)의 하부 리브(161a)와 수평변위부재(133) 사이에는 상기 제2압축스프링(142)을 수용하는 한 쌍의 제1스프링캡(142a,142b)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 H형강(161)의 상부 리브와 전기설비 사이에는 전류를 차단하는 절연패드(171)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전기설비용 면진장치.

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