KR101518810B1 - 내진용 완충 장치를 구비한 배전반 - Google Patents

내진용 완충 장치를 구비한 배전반 Download PDF

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보명테크 주식회사
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    • H02N2/18Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators

Abstract

본 발명은 내진용 완충 장치를 구비한 배전반에 관한 것으로서, 제1 네오플렌 방진패드(10) 상측에 안착되어 그 상측에 적층되는 제2 네오플렌 방진패드(20) 사이에 구비되어 1차적으로 진동을 흡수하는 반접시형 완충기(100); 원통형의 코일 보빈(210)에 코일 스프링(CS)이 수용되어 제2 네오플렌 방진패드(20) 상측에 구비되고, 그 상측에 적층되는 제3 네오플렌 방진패드(30)를 지지하여 2차적으로 진동을 흡수하도록 스프링 기능을 수행하는 스프링 완충기(200); 및 반접시형 완충기(100)와 스프링 완충기(200) 사이에 구비되되, 지진에 의한 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 외부에서 열에너지로 소멸시킬수 있도록 가변저항기와 연결되며, 지진 발생시 발전되는 전력을 외부에서 소비하도록 하여 3차적으로 진동을 흡수하는 압전소자(300);를 포함한다.

Description

내진용 완충 장치를 구비한 배전반{SWITCH GEAR HAVING A EARTHQUAKE RESISTANT DEVICE}
본 발명은 내진용 완충 장치를 구비한 배전반에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 지진 발생 시, 옥내 및 옥외에 설치되는 각종 장비(전기장비, 기계장비 및 통신장비 등) 및 각종 건출물로 전가되는 진동에너지를 효과적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키기 위해 반접시형 완충기, 스프링 완충기 및 압전소자를 이용한 내진용 완충 장치를 구비한 배전반에 관한 것이다.
최근 대부분의 건축물, 구조물 및 건축물 내외에 설치되는 각종 장비(기기 및 설비)들은 내진 성능을 갖도록 하여야 한다. 이 때문에 건축물, 구조물 및 각종 장비 등이 내진 성능을 보유하기 위해 각종 내진 기술이 적용되고 있다.
이러한 건축물, 구조물 및 각종 장비가 지면 또는 건물의 바닥면에 바로 설치되면 지각 변동에 의한 외부의 진동이나 충격 등의 발생시 건축물, 구조물의 전력기기 및 이러한 전력기기를 상호 연결하는 배선 그리고 보호계전기 등의 전기부품이 손상, 오동작 또는 파손되기 쉬우며, 이에 따라 발생되는 장애에 의해 전력공급의 중단 및 화재가 야기될 수 있다.
따라서, 지진 등의 지각변동으로 발생되는 진동이나 충격으로 건축물 및 구조물의 각종 기기와 설비들이 비틀림이나 기울어짐으로 인한 파손 및 오동작을 방지하기 위한 대책이 요구되고 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제1081571호(내진스프링을 이용한 수배전반용 내진장치)에는, 건물의 바닥면에 고정되는 고정플레이트의 원통 바닥중심에 삽입/결합되어 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/고정되는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 선행특허의 경우, 단순히 기계적 구조물인 스프링을 통해 진동을 완화시키는데 그치고 있는바, 지진이 발생하는 경우, 실제로 건물의 고유진동수와 건물 내에 설치된 각종 장비의 진동수와 공진을 방지하지 못하고, 건축물 및 구조물 내부에 설치된 각종 전기기기 및 부품들의 파손, 오동작 및 성능저하를 야기하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 선행특허인 대한민국 등록특허 제1325640호(스마트 내진용 수배전반)에는, 1차적으로 진동을 흡수하는 접시형 완충기(150); 상기 접시형 완충기(150) 상부에 설치되어 2차적으로 진동을 흡수하도록 스프링 기능을 수행하는 스프링 완충기(200); 및 상기 스프링 완충기(200) 내부에 설치되어 기계적인 충격 및 진동에너지를 전기에너지로 변환시켜 3차적으로 진동을 흡수하는 전자기 완충기(700)를 포함하는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 선행특허는 도 1에 도시된 바와 같이, 전자기 완충기(700) 내에 제2 네오플렌 방진패드(20) 중심부 상측의 강선(310)을 통해 고정되는 제1 원주형 영구자석(320)과, 제3 네오플렌 방진패드(30) 중심부 하측의 영구자석 고정축(330)을 통해 고정되는 제2 원주형 영구자석(340)으로 구성되는 영구자석(300); 및 영구자석(300) 외측을 에두르도록 제2 네오플렌 방진패드(20) 상측에 구비되는 원통형 보빈의 외측에 감긴 에나멜선으로 구성되어, 제1 원주형 영구자석(320)을 둘러 싼 제1 솔레노이드(410)와, 제2 원주형 영구자석(340)을 둘러 싼 제2 솔레노이드(420)로 구성되는 솔레노이드(400)를 포함하는 구조이다.
따라서, 선행특허의 구성은 영구자석 및 솔레노이드의 설계구조가 복잡하여 제조 공정이 어렵고, 제작에 많은 비용이 발생하는 문제점이 있다.
아울러, 선행특허의 구성은 지진 등의 지각변동으로 발생되는 진동이나 충격이 발생하는 경우, 스틸 볼(170)이 접시형 완충기(150) 중심부에서 이탈하여 복원되지 않고, 스틸 볼(170)이 접시형 완충기(150)의 일측 또는 타측에 끼여져 그 상부에 지지하고 있는 건축물 및 각종 기기, 장비, 설비의 외함의 균형을 회복시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 방진용 네오플랜 패드 및 와이어로프로 보강된 영문자 ‘I’자형태의 네오플랜 방진 패드 사이에 구비된 반접시형 완충기를 통해 1차적으로 진동을 흡수하고, 반접시형 완충기 상부에 구비된 스프링 완충기를 통해 2차적으로 진동을 흡수하며, 반접시형 완충기와 스프링 완충기 사이에 구비된 압전소자를 통해 3차적으로 진동을 흡수함으로써, 건축물 및 구조물 내부에 설치된 각종 전기 기기 및 부품들의 파손, 오동작 및 성능저하를 효과적으로 방지하기 위한 전자기적 및 기계적 완충기를 이용한 내진용 완충 장치를 구비한 배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 내진용 완충 장치를 구비한 배전반은, 제1 네오플렌 방진패드(10) 상측에 안착되어 그 상측에 적층되는 제2 네오플렌 방진패드(20) 사이에 구비되어 1차적으로 진동을 흡수하는 반접시형 완충기(100); 원통형의 코일 보빈(210)에 코일 스프링(CS)이 수용되어 제2 네오플렌 방진패드(20) 상측에 구비되고, 그 상측에 적층되는 제3 네오플렌 방진패드(30)를 지지하여 2차적으로 진동을 흡수하도록 스프링 기능을 수행하는 스프링 완충기(200); 및 반접시형 완충기(100)와 스프링 완충기(200) 사이에 구비되어 3차적으로 진동을 흡수하는 압전소자(300);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 방진용 네오플랜 패드 및 와이어로프로 보강된 영문자 ‘I’자형태의 네오플랜 방진 패드 사이에 구비된 반접시형 완충기를 통해 1차적으로 진동을 흡수하고, 반접시형 완충기 상부에 구비된 스프링 완충기를 통해 2차적으로 진동을 흡수하며, 반접시형 완충기와 스프링 완충기 사이에 구비된 압전소자를 통해 3차적으로 진동을 흡수함으로써, 건축물 및 구조물 내부에 설치된 각종 전기 기기 및 부품들의 파손, 오동작 및 성능저하를 효과적으로 방지하기 위한 전자기적 및 기계적 완충기를 이용한 내진용 완충 장치를 구비한 배전반을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 내진용 완충 장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 내진용 완충 장치를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 내진용 완충 장치의 설치 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 내진용 완충 장치의 내진용 기초 프레임을 도시한 구성도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 내진용 완충 장치(A)는, 반접시형 완충기(100), 스프링 완충기(200), 및 압전소자(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 반접시형 완충기(100)는 제1 네오플렌 방진패드(10) 상측에 안착되어 그 상측에 적층되는 제2 네오플렌 방진패드(20) 사이에 구비되어 전후좌우로 흔들리는 진동을 1차적으로 흡수하도록 구성된다.
이때, 제1 네오플렌 방진패드(10)는 그 하부의 콘크리트 기초대와 앵커 볼트를 통해 체결/고정된다.
또한, 반접시형 완충기(100)는 제1 네오플렌 방진패드(10) 상부의 제1 스틸 접시(110)와 대향되도록 구성되는 제2 스틸 접시(120) 내부에 스틸 볼(130)을 구성하여 외부 진동에 의한 기울어짐을 원위치로 원활하고 정확하게 복원할 수 있도록 구성된다.
또한, 스틸 볼(130)이 반접시형 완충기(100)의 일측 또는 타측에 끼여져 균형이 회복되지 못하는 것을 방지하기 위해, 제1 스틸 접시(110) 상측에 스틸 볼(130)을 고정시키는 볼 고정홈(140)을 형성하여 구성된다.
그리고, 반접시형 완충기(100)의 제1 네오플렌 방진패드(10) 및 제2 네오플렌 방진패드(20)는 와이어로프(150)를 통해 고정되도록 구성된다.
한편, 스프링 완충기(200)는 압전소자(300) 상부에 설치되되, 원통형의 코일 보빈(210)에 코일 스프링(CS)이 수용되어 제2 네오플렌 방진패드(20) 상측에 구비되고, 그 상측에 적층되는 제3 네오플렌 방진패드(30)를 지지하여 2차적으로 진동을 흡수하도록 스프링 기능을 수행한다.
이때, 스프링 완충기(200)의 측면은 하부의 네오플랜 방진 슬리브(220)가 상부의 스틸케이싱(230)내에 일정 구간 삽입되는 구조로 설치되며, 스프링이 상하 운동에 따라 수축/확장될 수 있도록 구성된다.
그리고, 제3 네오플렌 방진패드(30)는 그 상측에 각종 기기와 장비 등의 외함을 배전반 고정 볼트 및 너트를 통해 지지 및 고정하도록 구성되며, 제3 네오플렌 방진패드(30) 하부의 스틸케이싱(230) 내측에는 네오플랜 방진 링(240)이 구성된다.
한편, 압전소자(300)는 반접시형 완충기(100)와 스프링 완충기(200) 사이에 구비되어, 지진에 의한 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 외부에서 열에너지로 소멸시킬수 있도록 가변저항기와 연결되며, 지진 발생시 발전되는 전력을 외부에서 소비하도록 구성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 내진용 완충 장치(A)의 작동원리를 정리하면, 역학적인 진동 에너지의 일부는 기계적으로 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키기고, 진동 에너지의 일부는 전기적 에너지로 변환한 후에 전기적인 에너지를 전기도선을 이용하여 외부의 가변저항기에 연결하여 전기적인 에너지가 열에너지로 변환되면서, 지진에 의한 충격 및 진동에너지가 효과적으로 소멸된다.
한편, 스프링 완충기(200)의 중심축은 진동에 의한 파동의 진행방향과 매질의 이동방향이 같은 P파(primary wave)와 진행방향과 매질의 이동방향이 수직인 S파(secondary wave) 두 가지에 의해 발생되는 충격에 건축물 및 구조물 내부에 설치된 전력기기들에 영향을 미치지 않도록, 순응하면서 효과적으로 충격 및 진동에너지를 흡수, 감소, 소멸 및 분산시키기 위하여 본 발명은 입체각상의 어느 방향에서도 충격이 가해져도 유연하게 대처하는 구조로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 내진용 완충 장치(A)를 건출물 및 각종 장비에 장착하는 경우, 해당 장비의 폭, 깊이, 높이, 자중 및 배열 상태 등에 따라 적정 위치에 적정 개수의 내진용 완충 장치를 설치하여 최적의 내진 성능을 발휘할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 예와 같이, 각종 장비는 내진용 완충 장치(A)와 기초 프레임을 통해 하부의 콘크리트 기초대와 고정되되, 고강도의 내진 적용이 필요할 경우에는 각종 장비의 상측과 하측을 스프링 완충기(200), 턴 버클, 와이어로프를 통해 건축물 또는 구조물의 천정 슬라브 및 콘크리트 기초대와 앵커 볼트로 고정될수 있도록 구성되는바, 건축물 및 구조물 내부에 설치된 각종 전기 기기 및 부품들의 파손 및 성능저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 내진용 완충 장치의 내진용 기초 프레임(F)에 대해 살피면 아래와 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 내진용 완충 장치의 내진용 기초 프레임(F)은, 콘크리트 구조물의 상측에 설치되어 내진용 완충 장치(A)를 지지하는 기초 프레임(400), 및 기초 프레임(400) 상측 또는 하측에 구비되어 내진용 완충 장치(A)와 각종 장비를 볼트로 체결 및 고정하는 스틸 플랜지(500)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 기초 프레임(400)은 건축물 또는 구조물 내부에 구비되는 각종장비의 넓이와 부합하도록 구성되되, 그 하측에 지지되는 콘크리트 기초대와 앵커 볼트를 통해 고정되고, 그 상측은 내진용 완충 장치(A)의 지지부(250)와 대향하는 위치 각각에 볼트홀(410)을 형성하여 구성된다.
한편, 스틸 플랜지(500)는 내진용 완충 장치(A)의 지지부(250)와 대응하는 크기를 갖도록 복수개로 구비되되, 볼트홀(410)과 대향하는 위치 각각 부합하는 플랜지 볼트홀(510)을 형성하고, 볼트홀(410)과 플랜지 볼트홀(510)이 맞닿도록 배치되어 볼트 체결을 통해 기초 프레임(400)과 내진용 완충 장치(A)를 고정시킨다.
또한, 스틸 플랜지(500)는 내진용 완충 장치(A)의 제1 네오플렌 방진패드(10)와 콘크리트 기초대 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 반접시형 완충기(100) 및 콘크리트 기초대를 고정시키고, 제2 네오플렌 방진패드(20)와 스프링 완충기(200) 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 반접시형 완충기(100) 및 스프링 완충기(200)를 고정시킨다.
그리고, 스틸 플랜지(500)는 제3 네오플렌 방진패드(30)와 각종장비 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 스프링 완충기(200)와 각종 장비를 고정시킨다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
A: 내진용 완충 장치
F: 내진용 완충 장치의 내진용 기초 프레임
100: 반접시형 완충기 110: 제1 스틸 접시
120: 제2 스틸 접시 130: 스틸 볼
140: 볼 고정홈 150: 와이어로프
200: 스프링 완충기 210: 코일 보빈
220: 네오플랜 방진 슬리브 230: 스틸케이싱
240: 네오플랜 방진 링 250: 지지부
300: 압전소자
400: 기초 프레임 410: 볼트홀
500: 스틸 플랜지 510: 플랜지 볼트홀
10: 제1 네오플렌 방진패드 20: 제2 네오플렌 방진패드
30: 제3 네오플렌 방진패드 CS: 코일 스프링

Claims (5)

  1. 제1 네오플렌 방진패드(10) 상측에 안착되어 그 상측에 적층되는 제2 네오플렌 방진패드(20) 사이에 구비되어 전후좌우로 흔들리는 진동을 1차적으로 흡수하는 반접시형 완충기(100);
    압전소자(300) 상부에 설치되되, 원통형의 코일 보빈(210)에 코일 스프링(CS)이 수용되어 제2 네오플렌 방진패드(20) 상측에 구비되고, 그 상측에 적층되는 제3 네오플렌 방진패드(30)를 지지하여 2차적으로 진동을 흡수하도록 스프링 기능을 수행하는 스프링 완충기(200); 및
    상기 반접시형 완충기(100)와 상기 스프링 완충기(200) 사이에 구비되되, 지진에 의한 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 외부에서 열에너지로 소멸시키도록 가변저항기와 연결되어 3차적으로 진동을 흡수하는 압전소자(300); 를 포함하고,
    상기 반접시형 완충기(100)는,
    제1 네오플렌 방진패드(10) 상부의 제1 스틸 접시(110)와 대향되도록 구성되는 제2 스틸 접시(120) 내부에 스틸 볼(130)을 구성하여 외부 진동에 의한 기울어짐을 원위치로 원활하고 정확하게 복원하도록 구성되되,
    상기 스틸 볼(130)이 반접시형 완충기(100)의 일측 또는 타측에 끼여져 균형이 회복되지 못하는 것을 방지하도록 상기 제1 스틸 접시(110) 상측에 스틸 볼(130)을 고정시키는 볼 고정홈(140); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내진용 완충 장치를 구비한 배전반.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 완충기(200)는,
    측면은 하부의 네오플랜 방진 슬리브(220)가 상부의 스틸케이싱(230)내에 일정 구간 삽입되는 구조로 설치되며, 코일 스프링(CS)이 상하 운동에 따라 수축/확장되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내진용 완충 장치를 구비한 배전반.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내진용 완충장치는,
    콘크리트 구조물의 상측에 설치되어 상기 내진용 완충 장치를 지지하는 기초 프레임(400); 및
    상기 기초 프레임(400) 상측 또는 하측에 구비되어 내진용 완충 장치(A)와 각종장비(기기 및 설비)를 볼트로 체결 및 고정하는 스틸 플랜지(500);를 포함하는 내진용 기초 프레임의 상부에 설치되되,
    상기 기초 프레임(400)은,
    건축물 또는 구조물 내부에 구비되는 각종장비의 넓이와 부합하도록 구성되어, 그 하측에 지지되는 콘크리트 기초대와 앵커 볼트를 통해 고정되고, 그 상측은 상기 내진용 완충 장치의 지지부(250)와 대향하는 위치 각각에 볼트홀(410)을 형성하여 구성되고,
    상기 스틸 플랜지(500)는,
    상기 내진용 완충 장치의 지지부(250)와 대응하는 크기를 갖도록 복수개로 구비되어, 상기 볼트홀(410)과 대향하는 위치 각각 부합하는 플랜지 볼트홀(510)을 형성하고, 상기 볼트홀(410)과 플랜지 볼트홀(510)이 맞닿도록 배치되어 볼트 체결을 통해 상기 기초 프레임(400)과 내진용 완충 장치를 고정시키는 것을 특징으로 하는 내진용 완충 장치를 구비한 배전반.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스틸 플랜지(500)는,
    상기 내진용 완충 장치의 제1 네오플렌 방진패드(10)와 콘크리트 기초대 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 반접시형 완충기(100) 및 콘크리트 기초대를 고정시키고,
    상기 내진용 완충 장치의 제2 네오플렌 방진패드(20)와 스프링 완충기(200) 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 반접시형 완충기(100) 및 스프링 완충기(200)를 고정시키며,
    상기 내진용 완충 장치의 제3 네오플렌 방진패드(30)와 각종장비 사이에 배치되어 볼트 체결을 통해 스프링 완충기(200)와 각종 장비를 고정키는 것을 특징으로 하는 내진용 완충 장치를 구비한 배전반.
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