KR101507871B1 - 감진형 내진 수배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감진형 내진 수배전반에 관한 것으로서, 지진 발생 시, 수배전반에 전달되는 수직 방향 및 수평 방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키고 발생된 진동의 감쇄를 촉진하는 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반을 제공함에 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반에 있어서, 상기 감진형 내진 장치는, 상기 수배전반의 하단에 설치되고 진동을 흡수하는 탄성체를 구비한 기초 프레임, 상기 기초 프레임 내측에 구비되어 진동을 흡수하는 코일 스프링 및 상기 코일 스프링의 내측에 구비되어 상기 수배전반으로 전달되는 진동의 감쇄를 촉진시키는 전자기 완충기를 포함한다.

Description

감진형 내진 수배전반{VIBRATING ENERGY REDUCING TYPE FOR EARTHQUAKE RESISTANT ELECTRICAL PANEL BOARD}

본 발명은 감진형 내진 수배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지진 발생 시, 수배전반에 전달되는 수직 방향 및 수평 방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키고 발생된 진동의 감쇄를 촉진하는 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반에 관한 것이다.

국내외 지진 발생 빈도가 증가함에 따라 사회 기간시설에 대한 내진 설계 요구가 높아지고 있다. 이 때문에 건축물, 구조물 및 각종 설비 등은 내진 성능을 보유하기 위해 다양한 내진 기술이 요구되고 있다. 특히, 내부에 전력기기 및 전력기기를 상호 연결하는 배선을 포함 수배전반, 배전반, 고압반, 저압반 및 분전반은 지진 또는 외부 충격에 의해 오동작, 파손 등이 쉽게 발생하며 심각하게는 합선 또는 누전에 의한 화재가 발생할 수 있다. 따라서 지진 또는 외부 충격으로부터 수배전반, 배전반, 고압반, 저압반 및 분전반을 보호할 수 있는 내진 기술이 더욱 요구되는 실정이다.

이와 더불어, 한국등록특허 제10-1081571호(이하, '571호 특허'라고 함)는 내진스프링을 이용한 수배전반용 내진장치를 개시하고 있다. 571호 특허에 개시되어 있는 내진스프링을 이용한 수배전반용 내진장치는 건물의 바닥면에 고정되는 고정플레이트의 원통 바닥중심에 삽입/결함되어 상하로 이동하는 탄성조절나사가 설치되고, 탄성조절나사가 원통의 내측으로 돌출되는 상측면에 원형판재의 가압부재가 설치되며, 가압부재의 상측면에는 내진스프링이 설치된 탄성조절부재로 구성되어, 탄성조절부재의 외주상측면 중심부에 결합된 지지부재가 수배전반과 체결/고정된다.

571호 특허의 경우 단순히 기계적 구조물인 스프링을 통해 진동을 완화시킨다. 따라서 수배전반에 전달되는 수직 방향 및 수평 방향의 진동에너지를 가능한 한 단시간 내에 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키지 못 할 뿐만 아니라 발생된 진동의 감쇄를 촉진하지 못한다. 따라서 수배전반 내부에 설치된 각종 전기기기 및 부품들은 파손, 오동작 및 성능 저하가 발생하는 문제점을 갖고 있다.

한국등록특허 제10-1081571호.

따라서 본 발명은 지진 발생 시, 수배전반에 전달되는 수직 방향 및 수평 방향의 진동에너지를 가능한 한 단시간 내에 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키고 발생된 진동의 감쇄를 촉진하는 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 감진형 내진 수배전반에 관한 것으로서, 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반에 있어서, 상기 감진형 내진 장치는, 상기 수배전반의 하단에 설치되고 진동을 흡수하는 탄성체를 구비한 기초 프레임, 상기 기초 프레임 내측에 구비되어 진동을 흡수하는 코일 스프링 및 상기 코일 스프링의 내측에 구비되어 상기 수배전반으로 전달되는 진동의 감쇄를 촉진시키는 전자기 완충기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 감진형 내진 수배전반은 지진 발생 시, 수배전반에 전달되는 수직 방향 및 수평 방향의 진동에너지를 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키고 발생된 진동의 감쇄를 촉진하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치의 설치 예시도이다.
도 2 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치의 일 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 완충기의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 작업자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치(A)의 설치 예시도이며, 도 2 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치(A)의 일 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 감진형 내진 장치(A)는 수배전반 등의 외함(이하 "수배전반"이라 함)과 콘크리트 기초대 사이에 설치된다. 감진형 내진 장치(A)는 지진 또는 외부 충격에 의해 발생된 진동을 흡수하고 방지한다. 이러한 감진형 내진 장치(A)는 기초 프레임(100), 탄성체(200), 코일 스프링(300), 전자기 완충기(400)를 포함한다.

기초 프레임(100)은 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)을 포함한다. 상부 프레임(100a)의 일 단면은 '

'형상이며, 하부 프레임(100b)의 일 단면은 '

' 형상이다. 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)은 상호 결합에 의해 사각 함체 형태를 갖는다. 이때, 도 1과 같이 상부 프레임(100a)이 하부 프레임(100b)의 양 수직측면을 덮어씌우는 구조가 바람직하다. 이러한 기초 프레임(100)은 내부에 빈 공간을 갖는다. 기초 프레임(10)의 내부 빈 공간에는 후술되는 탄성체(200), 코일 스프링(300), 전자기 완충기(400)가 구비된다.

기초 프레임(100)은 콘크리트 기초대 위에 설치되어 상측에 구비되는 수배전반을 지지한다. 이때, 상부 프레임(100a)은 수배전반에 결합되고 하부 프레임(100b)은 콘크리트 기초대에 결합된다. 상부 프레임(100a)과 수배전반의 결합 방식은 나사 결합 방식 또는 볼트너트 결합방식이 적절하며 하부 프레임(10b)과 콘크리트 기초대의 결합 방식은 앵커 볼트를 통한 결합방식이 적절하다.

기초 프레임(100)은 '

'형상과 '

' 형상이 상호 결합하여 사각 함체 형태로 제작됨이 바람직하지만, 설치되는 장소의 특성에 따라 설치가 용이하게 다양한 형태로 실시 변경할 수 있다. 예컨대 기초 프레임(100)은 L자 형상의 구조용 압연강재를 조합하여 제작될 수 있으며, 상면과 저면이 개방된 사각 함체로 구비되는 것도 가능하다.

탄성체(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)의 수직 접촉면 사이에 구비된다. 탄성체(200)는 바람직하게는 편구면형 형상을 갖는다. 즉, 일면이 안쪽으로 오목하게 들어가고 이에 대응하여 타면이 볼록하게 튀어나온 형상을 갖는다.

탄성체(200)는 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)의 수직 접촉면 사이에서 지진 또는 외부 충격에 의해 발생된 좌우 진동을 흡수한다. 즉, 구체적으로는 탄성체(200)는 진동에 의한 파동의 진행방향과 매질의 이동방향이 같은 P파(Primary Wave)의 진동을 흡수한다. 아울러, 탄성체(200)는 S파(Secondary Wave)도 일부 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.

코일 스프링(300)은 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b) 내측에 구비된다. 코일 스프링(300)은 상부 프레임(100a)을 지지하는 동시에 지진 또는 외부 충격에 의해 발생된 진동을 흡수한다.

코일 스프링(300)은 지진 또는 외부 충격에 의해 발생된 진동을 흡수하여 기초 프레임(100)의 상측에 구비되는 수배전반으로 전달되는 것을 방지한다. 즉, 구체적으로는 코일 스프링(300)은 진동에 의한 파동의 진행방향과 매질의 이동방향이 수직인 S파(Secondary Wave)의 진동을 흡수한다. 아울러, 코일 스프링(300)은 P파(Primary Wave)도 일부 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.

코일 스프링(300)은 기초 프레임(100)의 상측에 구비되는 수배전반의 하중에 따라 복수개로 구비될 수 있다. 즉, 기초 프레임(100)의 상측에 구비되는 수배전반이 상당한 하중을 갖는 경우, 코일 스프링(300)의 수직 중심축에 다른 코일 스프링(300)을 추가 삽입된 구조로 구비되어 코일 스프링(300)이 받는 신축 피로를 저감할 수 있다. 복수개가 결합된 코일 스프링(300)은 수배전반의 상당한 하중에도 대응하는 버팀력이 증가 된다.

도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 완충기(400)의 세부 구성도이다. 전자기 완충기(400)는 코일 스프링(300) 내측 공간에 구비된다. 전자기 완충기(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 슬리브(410), 영구 자석형 스틸 댐퍼(420), 샤프트(430), 볼 조인트(440), 볼 조인트 하우징(450)을 포함한다.

슬리브(410)는 내부 공간이 비어지고 원통형 형상이다. 이때 슬리브(410)는 도 3과 같이 상면의 일부만 개방되고 하면이 닫혀진 형상을 갖는 것이 적절하다. 또한 슬리브(410)는 전기 전도성 및 내구성이 높은 재질로 구비된다. 슬리브(410)의 내측 공간에는 후술되는 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)가 삽입된다.

영구 자석형 스틸 댐퍼(420)는 슬리브(410)의 내측 공간에 삽입되어 설치된다. 바람직하게 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)는 슬리브(410)의 수직 중심축에 대응하게 설치된다. 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)는 자성을 가지며 좌우측과 상하측 방향의 진동을 흡수한다.

샤프트(430)는 원형봉 형상으로 제 1 샤프트(430a) 및 제 2 샤프트(430b)를 포함한다. 제 1 샤프트(430a)는 일단이 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)에 고정되고, 그 타단은 상부 프레임(100a)에 결합된다. 제 1 샤프트(430a)와 상부 프레임(100a)의 결합에 있어서 결합 방식은 나사 결합방식 또는 볼트너트 결합방식이 바람직하다. 그리고 제 2 샤프트(430b)는 일단이 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)에 고정되고, 그 타단은 볼 조인트(440)에 결합된다.

샤프트(430)는 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)가 슬리브(410)의 내측 공간에서 일정한 위치를 유지할 수 있도록 고정한다. 또한, 샤프트(430)는 영구 자석형 스틸 댐퍼(420) 및 볼 조인트(440)와 결합되어 기초 프레임(100)이 수배전반을 지지하는 것을 돕는다.

샤프트(430)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 샤프트(430a) 및 제 2 샤프트(430b)로 각각 구비될 것이지만, 필요하다면 한 개의 샤프트(430)가 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)를 관통한 형태인 것도 가능하다.

볼 조인트(440)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 볼(440a)과 볼(440a)의 외주연 일부를 감싸는 개스킷(440b)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 볼(440a)의 일 외주연에는 제 2 샤프트(430b)가 결합되는 링커가 구비된다.

볼 조인트(440)는 제 2 샤프트(430b)와 링커를 통해 결합된다. 제 2 샤프트(430b)와 결합된 볼 조인트(440)는 볼(440a)의 구체 곡면을 따라 구체 곡면 운동을 한다. 이에 따라 볼 조인트(440)는 샤프트(430)를 지탱하는 동시에 지반(콘크리트 기초대)의 변위에 대응하여 링커를 통해 연결된 샤프트(430)의 중심축을 조절하여 상측에 구비되는 수배전반의 수평을 유지한다.

볼 조인트(440)는 전술한 기능에 상응하는 부품으로 대체 구성될 수 있는 것은 당연하다. 예컨대, 중심축 각도 조절에 용이한 유니버셜 조인트가 될 수 있다.

볼 조인트 하우징(450)은, 도 4에 도시된 것처럼, 볼 조인트(440)의 외면을 감싸서 볼 조인트(440)를 하부 프레임(100b)에 고정한다. 볼 조인트 하우징(450)과 하부 프레임(100b)의 고정에 있어서 고정 방식은 나사 결합 방식 또는 볼트너트 결합방식이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 전자기 완충기(400)는 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b) 사이에 구비된다. 전자기 완충기(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 기초 프레임(100)의 각 모서리 부근에 위치하는 것이 적절하겠지만 수배전반의 자중에 따라 설치 위치가 변경될 수 있다.

지진 또는 외부 충격에 의한 진동이 전자기 완충기(400)에 전달되면, 전자기 완충기(400)의 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)는 요동치게 된다. 이때, 영구 자석형 스틸 댐퍼(420)의 주변 자속이 변화되고(도 3참조), 변화된 자속에 의해 슬리브(410)에 전기적 환류가 발생한다. 슬리브(410)에 발생된 전기적 환류는 슬리브(410)의 전기적 저항에 의해 저항열로 변화되면서 상측에 구비되는 수배전반으로 전달되는 진동의 감쇄를 촉진시키는 효과를 갖는다. 또한, 경우에 따라 지진의 진동 주파수에 의해 수배전반에 발생하는 공진을 상쇄시키는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 일시시예에 따른 감진형 내진 장치(A)의 작동 원리를 정리하면, 기초 프레임(100)의 상측에 구비되는 수배전반으로 전달되는 진동은 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)의 수직 접촉면 사이에 구비되는 탄성체(200) 및 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b) 내측에 구비되는 코일 스프링(300)을 통해 흡수, 감소, 소멸 및 분산 된다. 또한, 전자기 완충기(400)의 슬리브(410)에 발생된 전기적 환류가 슬리브(410)의 전기적 저항에 의해 저항열로 변화되어 지진 또는 외부 충격에 의한 진동의 감쇄를 촉진한다.

즉, 구체적으로는 진동에 의한 파동의 진행방향과 매질의 이동방향이 같은 P파(Primary Wave)와 진행방향과 매질의 이동방향이 수직인 S파(Secondary Wave) 두 가지에 의해 발생되는 진동이 수배전반 내부에 설치된 전력기기들에 영향을 미치지 않도록, 효과적으로 충격 및 진동에너지를 흡수, 감소, 소멸, 분산시키며 진동의 감쇄를 촉진한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감진형 내진 장치(A)의 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 전자기 완충기(400)는 코일 스프링(300) 내측 공간에 구비되고 코일 스프링(300)과 한 세트(set)를 이루며, 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b) 사이에 구비된다. 또한, 탄성체(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)의 수직 접촉면 사이에 복수개가 구비된다.

탄성체(200), 코일 스프링(300) 및 전자기 완충기(400)는 기초 프레임(100)의 각 모서리 부근에 위치하는 것이 적절하겠지만 수배전반의 폭, 깊이, 넓이, 자중, 및 수배전반의 배열 상태 등에 따라 적정 위치에 적정 개수를 설치하여 최적의 내진 성능을 발휘할 수 있다.

아울러, 도 1에 도시된 것처럼 네오플렌 방진패드(10)을 더 구비하여 지진 또는 외부 충격에 의해 발생된 진동을 흡수할 수 있다. 바람직하게 네오플렌 방진패드(10)는 상부 프레임(100a)과 수배전반 사이, 하부 프레임(100b)과 콘크리트 기초대 사이 및 상부 프레임(100a)과 하부 프레임(100b)이 수직 접촉면 사이에 각각 구비된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예를 설명함에 있어서 적용된 부품은 당업자에 의해서 용이하게 변경 가능한 점을 알아야한다. 또한, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

A : 감진형 내진 장치
10 : 네오플렌 방진패드 100 : 기초 프레임
100a : 상부 프레임 100b : 하부 프레임
200 : 탄성체 300 : 코일 스프링
400 : 전자기 완충기 410 : 슬리브
420 : 영구 자석형 스틸 댐퍼 430 : 샤프트
430a : 제 1 샤프트 430b : 제 2 샤프트
440 : 볼 조인트 440a : 볼
440b : 개스킷 450 : 볼 조인트 하우징

Claims (6)

1. 감진형 내진 장치를 구비한 감진형 내진 수배전반에 있어서,
   상기 감진형 내진 장치는,
   상기 수배전반의 하단에 설치되고 진동을 흡수하는 탄성체를 구비한 기초 프레임;
   상기 기초 프레임 내측에 구비되어 진동을 흡수하는 코일 스프링; 및
   상기 코일 스프링의 내측에 구비되어 상기 수배전반으로 전달되는 진동의 감쇄를 촉진시키는 전자기 완충기; 를 포함하되,
   상기 전자기 완충기는,
   전도성 재질의 원통형 슬리브;
   상기 슬리브의 내측 공간에 삽입되고 자성을 가지며 좌우측과 상하측 방향의 진동을 흡수하는 영구 자석형 스틸 댐퍼;
   상기 영구 자석형 스틸 댐퍼에 연결되어 상기 영구 자석형 스틸 댐퍼가 상기 슬리브의 내측 공간에서 일정한 위치를 유지할 수 있도록 고정하는 샤프트;
   상기 샤프트에 연결되어 상기 샤프트를 지탱하는 동시에 지반 변위에 대응하여 상기 샤프트의 중심축을 조절하여 상기 수배전반의 수평을 유지하는 볼 조인트; 및
   상기 볼 조인트의 외면을 감싸고 상기 볼 조인트를 상기 기초 프레임에 고정하는 볼 조인트 하우징; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 감진형 내진 수배전반.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성체는 일면이 안쪽으로 오목하게 들어가고, 타면이 볼록하게 튀어나온 형상인 것을 특징으로 하는 감진형 내진 수배전반.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일 스프링은 수직 중심축에 다른 코일 스프링을 추가 삽입된 구조로 구비되는 것을 특징으로 하는 감진형 내진 수배전반.
   
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼 조인트는 볼의 구체 곡면을 따라 구체 곡면 운동을 하는 것을 특징으로 하는 감진형 내진 수배전반.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 감진형 내진 장치의 각 접촉면에 진동을 흡수하는 네오플렌 방진패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감진형 내진 수배전반.
   

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