KR101774276B1 - 판스프링과 적층식 면진판을 이용한 수배전반 외함용 면진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기를 인입하기 위한 장비와 전기를 분배하기 위한 장비가 내장되어진 수배전반 및 각종 전기기기가 내장된 외함용 면진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부프레임과 내부프레임으로 이루어지고 이들 외부프레임과 내부프레임의 사이에는 판스프링 및 완충블록을 사방으로 삽입 형성하고 상기 내부프레임의 내측에는 고무판과 금속판이 순차 적층된 안치패널을 형성하여, 상기 안치패널 상에 올려진 수배전반 또는 전기기기의 외함이 내부프레임과 결합 고정되도록 함에 따라,
지진이 발생하는 경우 기초에 고정되는 외부프레임과 수배전반에 고정되는 내부프레임이 판스프링 및 완충블록에 의해 분리되어 있고 이들 사이에 위치한 판스프링 및 완충블록에 의해 지진의 진동주기에 비하여 수배전반 또는 전기기기 외함에 작용하는 진동주기를 길게 만들어 지진의 강주기 대역을 회피할 수 있도록 하는 동시에 판스프링 및 완충블록에 의해 지진에 의한 진동을 흡수 및 상쇄시킬 수 있도록 하는 것이며, 수배전반 또는 전기기기 외함이 올려지는 적층 구조의 안치패널은 수배전반 또는 전기기기 외함에 작용하는 상,하 및 전후, 좌우 방향의 진동을 효과적으로 완화 및 흡수하여 수배전반 및 전기기기의 외함을 포함한 각종 내부 장치에 대한 피해를 최소화시킬 수 있는 것이다.

Description

판스프링과 적층식 면진판을 이용한 수배전반 외함용 면진장치 {Seismic isolating device}

본 발명은 전기를 인입하기 위한 장비와 전기를 분배하기 위한 장비가 내장되어진 수배전반 및 각종 전기기기가 내장된 외함용 면진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥 기초부와 수배전반 또는 각종 외함의 사이에 위치하여 충격이나 지진으로 인한 진동 등이 수배전반에 직접 전달되는 것을 회피시켜 수배전반 외함은 물론 내부 각종 장비를 안전하게 보호할 수 있도록 한 수배전반 및 전기기기 외함용 면진장치에 대한 것이다.

일반적으로 건축물 내에서 전기를 사용하기 위해서는 전기 선로로부터 전기를 인입시키기 위한 수전장비가 필요한 것이고, 인입된 전기를 다시 건축물의 각 내부 공간으로 분배하기 위해서는 이에 합당한 배전장비가 필요할 것이다.

이에 따라, 건축물 및 구조물에는 수배전반이 필수적으로 적용되어야 할 것이고, 상기의 수배전반은 별도의 외함을 통해 안전하게 보호 및 설치되어야 하는 것이다.

이와 같은 수배전반용 외함은 통상적으로 지상에 견고하게 고정 설치되는 베이스 플레이트의 상부에 프레임 형태로 된 골조가 세워 설치되는 것이고, 상기의 골조에는 도어와 측판 및 지붕판이 각기 결합됨에 따라 상기의 수배전장비를 안전하게 보호 및 관리할 수 있는 것이다.

그러나, 근자에 들어 우리나라에도 지진이 자주 발생하므로 상기와 같은 수배전반용 외함 역시 이와 같은 지진에 의한 진동으로부터 안전하다 볼 수 없을 것이므로, 수배전 장비를 안전하고 보호할 수 있도록 외함에 대한 내진 설계가 이루어지고 있는 추세이다.

특히, 대한전기협회(한국전기기술 기준위원회)가 발행한 "건축전기설비 내진설계 시공지침서"의 내용과 전기통신연구소가 공고한 "전기통신설비의 기술기준에 관한 규정"에 따른 "전기통신설비의 내진 시험방법(전파연구소공고 제2009-3호)"에 따르면, 고압 및 특고압의 전기기계기구 및 모선 등을 시설하는 수전 및 배전실 등 전기설비의 정착 및 고정을 위한 설계와 시공물은 반드시 내진설계가 이루어져야 할 것으로 규정하고 있는 것이다.

여기서, 수배전반용 외함에 대한 내진 설계시 고려되어야 할 사항으로는, 구조물이 지진에 의해 진동하는 경우 구조물에 작용하는 관성력에 대한 지진하중과, 구조물에 작용하는 진동주기와 진동형태를 고려하는 구조물의 동적특성과, 지반의 특성 및 구조물의 연성 그리고 구조물의 중요성을 모두 감안하여 설계가 이루어져야 할 것이다.

이에 따라, 기존 수배전반용 외함의 내부에는 상기 베이스 플레이트 및 골조를 이용하여 수전장비와 배전장비가 설치되어 있는 것인데, 상기의 수전장비는 이를 받쳐주기 위한 고감쇠고무(HDR;High Damping Rubber) 상에 설치되어 있고, 배전장비 역시 이를 받쳐주기 위한 고감쇠고무(HDR;High Damping Rubber) 상에 설치되어 있는 것이다. 즉, 상기의 베이스 플레이트 및 골조를 이용하여 상기의 고감쇠고무를 고정 설치한 상태에서 이들 고감쇠고무 상에 수전장비 또는 배전장비를 장착하여 이루어지게 된다.

이에 따라 상기의 고감쇠고무는 지진에 의한 진동이 발생하는 경우 그 진동을 효과적으로 완충 및 흡수하여 수전장비 및 배전장비에 대한 파손이나 고장 등을 예방하고자 하고 있는 것이다.

또한, 상기와 같은 외함의 골조는 수직 및 수평의 프레임 연결부에 대하여 대각 또는 경사 형태로 된 코너 버팀대(brace)를 덧대어 조립함에 따라 골조 자체로서의 내진 설계가 이루어지도록 하고 있다.

즉, 특허등록 제10-1027917호와 같은 내진 골조구조로 된 수배전반용 외함 및 특허출원 제10-2011-0120380호와 같은 골조 내 면진장치가 장착된 수배전반용 외함과 같이 수배전반용 외함의 골조에 대한 내진구조 및 면진구조가 활발하게 적용되고 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 내진 설계 구조를 갖는 기존의 수배전반용 외함은, 면진장치의 일종인 고감쇠고무를 적용하여 내진 설계가 이루어지는 것이고, 상기의 면진장치는 지진의 발생시 외함의 골조에 작용하는 진동을 감쇄하기 위한 것이므로 실질적으로 외함 자체에 대한 직접적인 면진 설계는 이루어지지 못한 것이다.

즉, 외함이 지진에 의한 진동에 노출되는 경우 상기의 외함은 지진파의 특성에 따라 전,후 방향이나 좌,우 및 상,하 방향으로 흔들리거나 복합적으로 흔들리게 되는 것인데, 상기의 고감쇠고무는 이와 같이 외함에 작용하는 진동이 수배전 장치로 직접 전달되는 것을 감소시키는 역할만 할 것이므로 결국 상기와 같은 진동으로 인해 외함 골조 자체의 피로파괴나 전단 또는 휨이나 비틀림 등이 발생하게 되는 것이다.

이와 같이 외함 골조 자체의 변형이 발생하는 경우에는 내부의 수배전반을 안전하게 보호하거나 정착하는데 소홀함이 발생할 것이므로 상기와 같은 수배전반용 외함에 대한 직접적인 면진 설계가 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 외부프레임과 내부프레임으로 이루어지고 이들 외부프레임과 내부프레임의 사이에는 판스프링 및 완충블록을 사방으로 삽입 형성하고 상기 내부프레임의 내측에는 고무판과 금속판이 순차 적층된 안치패널을 형성하여, 상기 안치패널 상에 올려진 수배전반 또는 전기기기의 외함이 내부프레임과 결합 고정되도록 함에 따라,

지진에 의한 진동이 발생하는 경우 외부프레임과 내부프레임 간의 판스프링과 완충블록에 의해 사방으로의 면진 효과를 연출하는 것은 물론 다층의 안치패널에 의해 수직 및 수평 방향으로의 완충 및 면진 효과가 연출되도록 한 수배전반 및 전기기기 외함용 면진장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반복의 체결공을 갖는 사각의 외부프레임과 반복의 결합공을 갖는 사각의 내부프레임으로 이루어지고, 상기 외부프레임과 내부프레임의 사이에는 판스프링이 탄력 설치되며, 상기 내부프레임의 내부에는 고무판과 금속판이 순차 적층된 안치패널을 삽입 형성함에 따라,

바닥 기초부에는 상기 외부프레임이 고정되게 하고 수배전반 또는 전기기기의 외함에는 내부프레임이 고정되게 하며 상기 수배전반 및 전기기기의 외함은 안치패널 상에 올려지도록 하여, 상기 수배전반 및 전기기기의 외함에 대한 면진 작용이 이루어지도록 구성하여 된 것이다.

본 발명은, 지진이 발생하는 경우 기초에 고정되는 외부프레임과 수배전반에 고정되는 내부프레임이 판스프링 및 완충블록에 의해 분리되어 있고 이들 사이에 위치한 판스프링 및 완충블록에 의해 지진의 진동주기에 비하여 수배전반 및 전기기기의 외함에 작용하는 진동주기를 길게 만들어 지진의 강주기 대역을 회피할 수 있도록 하는 동시에 판스프링 및 완충블록에 의해 지진에 의한 진동을 흡수 및 상쇄시킬 수 있도록 하는 것이며, 수배전반 또는 전기기기의 외함이 올려지는 적층 구조의 안치패널은 수배전반 또는 전기기기의 외함에 작용하는 상,하 및 전후, 좌우 방향의 진동을 효과적으로 완화 및 흡수하여 각종 외함을 포함한 내부 장치에 대한 피해를 최소화시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 면진장치의 전체 사시도
도 2는 본 발명에 따른 면진장치의 분리 사시도
도 3은 본 발명에 따른 면진장치의 평면 전체도
도 4는 본 발명에 따른 면진장치의 측단면 전체도
도 5는 본 발명에 따른 면진장치의 안치패널부 분리 사시도
도 6은 본 발명에 따른 면진장치의 사용상태 분리도
도 7은 본 발명에 따른 면진장치에 수배전반이 장착된 상태도
도 8은 본 발명에 따른 면진장치에 수배전반이 장착된 단면도
도 9는 본 발명에 따른 면진장치에 수배전반이 장착된 확대 단면도
도 10은 본 발명에 따른 면잔장치의 안치패널부에 대한 확대 단면도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 면진장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 면진장치의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 면진장치의 평면 전체도, 도 4는 본 발명에 따른 면진장치의 측단면 전체도, 도 5는 본 발명에 따른 면진장치의 안치패널부 분리 사시도이다.

도시와 같이 본 발명에 따른 수배전반 및 전기기기 외함용 면진장치는, "ㄴ"자 앵글에 의해 사각 틀체로 만들어진 외부프레임(10)과, 상기 외부프레임(10)의 내부에 위치하는 "ㄱ"자 앵글에 의한 사각 틀체 상의 내부프레임(20)으로 이루어져 있는 것이고, 이들 외부프레임(10)과 내부프레임(20)의 사이에는 각기 판스프링(30)(30')과 완충블록(50)(50')이 사방으로 삽입 형성되어 있는 것이다.

즉, 상기 각각의 판스프링(30)(30')은 외부프레임(10)의 내면과 내부프레임(20)의 외면 사이에 탄력적으로 계지되어 있는 것으로, 곡선 형태로 된 판스프링(30)(30')의 양측 끝단은 외부프레임(10)의 내면에 계지되어 있고 상기 판스프링(30)(30')의 중간부는 내부프레임(20)의 외면에 계지되어 있어, 사방의 판스프링(30)(30')에 의해 상기 외부프레임(10)과 내부프레임(20)은 일정 간격으로 서로 이격되어 있게 된다.

또한, 상기 내부프레임(20)의 외면에는 안내공(22)을 갖는 가이드 브라켓(23)(23')이 고정 형성되어 있는 것으로, 상기 안내공(22)을 통해 판스프링(30)(30')이 삽입되어 있어 내부프레임(20)의 유동시 판스프링(30)(30')은 상기 안내공(22) 내에서 유동할 수 있게 된다.

특히, 상기 판스프링(30)(30')의 내부에는 별도로 구비된 완충블록(50)(50')이 계지되어 있는 것으로, 외향 곡선 형태로 된 판스프링(30)(30')의 외향면과 외부프레임(10)의 내면 사이에는 탄력재로 된 완충블록(50)(50')을 긴밀하게 삽입 형성함에 따라 내부프레임(20)의 유동시 판스프링(30)(30')에 의한 완충 작용 및 상기 완충블록(50)(50')에 의한 이중 완충 작용이 이루어질 수 있는 것이다.

이때의 완충블록(50)(50')은 고무재 혹은 실리콘, 연질 우레탄 소재 등이 적합할 것이다.

또한, 상기 내부프레임(20)의 내부 공간부에는 별도로 구비된 안치패널(40)이 삽입되는 것으로, 상기 안치패널(40)은 두꺼운 고무 패드 등을 사용할 수도 있을 것이나 보다 바람직하게는 고무판(41)(41')과 금속판(42)(42')을 순차 적층하여 구성하는 것이 이상적일 것이다.

상기의 고무판(41)(41')은 하중을 흡수하는 역할을 하게 될 것이고, 상기의 고무판(42)(42')은 하중을 전체 면적으로 분산시키는 역할을 하게 되는 것으로, 순차 적층된 고무판(41)(41')과 금속판(42)(42')은 소정의 폭을 갖고 횡방향으로 유동할 수도 있어 내부프레임(20)에 작용하는 진동을 억제 및 감쇄시키는 역할을 하게 될 것이다.

특히, 상기 금속판(42)(42')에는 다수의 슬립방지공(43)(43')을 관통 형성함에 따라 상부 또는 하부에 위치하고 있는 고무판(41)(41')이 하중에 의해 상기 슬립방지공(43)(43')으로 일부 융출되면서 고무판(41)(41')과 금속판(42)(42') 간의 결속력을 연출하게 되는 것이다.

이때, 상기 금속판(42)(42')에 형성되어 있는 슬립방지공(43)(43')은 일측으로 편심되도록 천공하여 상,하로 적층되는 금속판(42)(42')을 순차적으로 뒤집어 배치시킴에 따라 상기 슬립방지공(43)(43')이 상,하로 서로 어긋나 배치될 수 있도록 하여 하중의 분산 및 확산이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 동시에 부분적인 단면 손실로 인한 금속판(42)(42')의 변형 등을 억제할 수 있는 것이다.

따라서, 도 5 및 도 6의 도시와 같이 본 발명의 면진장치를 이용하여 수배전반 또는 전기기기 외함을 고정 설치하면 되는 것인데, 외부프레임(10)의 경우 외부프레임(10)에 연속하여 형성된 체결공(11)(11')을 이용하여 바닥 기초부(100) 상에 앵커볼트 등을 통해 견고하게 고정시키면 되는 것이고, 내부프레임(20)은 수배전반(110)의 저면을 체결볼트 및 너트 등을 이용하여 내부프레임(20)에 형성된 반복의 체결공(11)(11')과 서로 견고하게 고정시키면 되는 것이다.

이때, 상기 외부프레임(10)의 저면은 바닥 기초부(100) 상에 밀착될 것이고, 내부프레임(20)은 도 8 및 도 9의 도시와 같이 바닥 기초부(100)로부터 상향하여 들뜬 상태 즉, 외부프레임(10)에 비하여 높게 고정 형성함에 따라 내부프레임(20)에 고정된 수배전반(110)의 저면은 외부프레임(10)과 간섭을 받지 않게 된다.

이에 따라 상기 수배전반(110)은 외부프레임(10)과의 간섭없이 상,하방향 및 전후, 좌우 방향으로 유동할 수 있는 상태가 이루어질 수 있어 지진이 발생하는 경우 상기 수배전반(110)은 내부프레임(20)과 함께 외부프레임(10)으로부터 완충 유동할 수 있는 구조를 갖게 된다.

또한, 상기 안치패널(40)의 상단은 내부프레임(20)의 상면보다 높게 형성하여 상기 안치패널(40) 상에 수배전반(110)이 안치된 상태에서 수배전반(110)의 저면과 내부프레임(20)의 상면 사이가 서로 이격된 상태로 결합 고정될 수 있도록 구성함에 따라 상기 수배전반(110)에 상,하 방향으로의 진동이 작용하는 경우 안치패널(40)을 가압하면서 내부프레임(20) 간의 높이 차이만큼 유동할 수 있도록 한 것이다.

이때, 고중량체인 수배전반(110)이 상기 안치패널(40)의 상부에 올려지는 경우 수배전반(110)의 중량에 의해 상기 고무판(41)(41')에는 강력한 하중이 작용하면서 도 10의 도시와 같이 고무판(41)(41')의 상면 또는 저면은 금속판(42)(42')에 형성되어 있는 슬립방지공(43)(43')으로 융출되면서 상호 간의 결합력을 발생시키게 되는 것이고, 이러한 상호 결합력으로 인해 고무판(41)(41')과 금속판(42)(42')이 과도하게 미끄러지며 슬립되는 것을 억제할 수 있는 것이다.

이에 따라 수배전반(110)이 본 발명의 면진장치를 이용하여 고정 설치된 상태에서 지진이 발생하는 경우, 상하 방향으로의 진동은 수배전반(110)이 안치패널(40)의 완충력에 의해 안전하게 진동이 흡수 및 감쇄될 수 있는 것이고, 수배전반(110)에 대한 횡방향으로의 진동은 판스프링(30)(30')에 의한 1차 감쇄 및 완충블록(50)(50')에 의한 2차 감쇄가 이루어질 수 있는 것이며, 수직 및 수평 방향으로의 복합 진동이 발생하더라도 안치패널(40) 및 판스프링(30)(30')과 완충블록(50)(50')이 유기적으로 대응하면서 효과적인 면진 작용을 수행할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 면진장치는 수배전반 또는 전기기기 외함에 대한 안정적인 고정 설치를 유도하는 동시에 지진이 발생하는 경우 지진파에 따른 다양한 방향으로의 진동으로부터 효과적인 대응이 가능하여 진동의 감쇄 및 완충을 통해 수배전반 및 전기기기의 외함은 물론 각종 내부 장치를 안전하게 보호할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 : 외부프레임 11,11' : 체결공
20 : 내부프레임 21,21' : 결합공
22 : 안내공 23,23' : 가이드 브라켓
30,30' : 판스프링
40 : 안치패널 41,41' : 고무판
42,42' : 금속판 43,43' : 슬립방지공
50,50' : 완충블록
100 : 바닥 기초부
110 : 수배전반

Claims (7)

1. 반복의 체결공(11)(11')을 갖는 사각의 외부프레임(10)과 반복의 결합공(21)(21')을 갖는 사각의 내부프레임(20)으로 이루어지고, 상기 외부프레임(10)과 내부프레임(20)의 사이에는 판스프링(30)(30')이 탄력 설치되며, 상기 내부프레임(20)의 내부에는 고무판(41)(41')과 금속판(42)(42')이 순차 적층된 안치패널(40)을 삽입 형성하여, 바닥 기초부(100)에는 상기 외부프레임(10)이 고정되게 하고 수배전반(110)에는 내부프레임(20)이 고정되게 하며 상기 수배전반(110)은 안치패널(40) 상에 올려지도록 하고 상기 내부프레임(20)은 외부프레임(10)에 비하여 높게 고정된 수배전반 외함용 면진장치에 있어서,
   상기 판스프링(30)(30')은 외향 곡선 형태로 외부프레임(10)와 내부프레임(20)의 사이에 탄력 계지되게 하되, 상기 외부프레임(10)과 판스프링(30)(30')의 사이에는 탄력재로 된 완충블록(50)(50')을 삽입 형성하여 구성하고, 상기 안치패널(40)의 금속판(42)(42')에는 복수 개의 슬립방지공(43)(43')을 관통 형성하여 구성함을 특징으로 하는 판스프링과 적층식 면진판을 이용한 수배전반 외함용 면진장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상,하로 배치된 금속판(42)(42')은 각 슬립방지공(43)(43')이 서로 어긋나게 위치하도록 구성함을 특징으로 하는 판스프링과 적층식 면진판을 이용한 수배전반 외함용 면진장치.
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