KR101843709B1

KR101843709B1 - 누유 방지를 위한 점성 댐퍼

Info

Publication number: KR101843709B1
Application number: KR1020180005959A
Authority: KR
Inventors: 김성환
Original assignee: 김성환
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-03-29

Abstract

본 발명은 점성유체의 유동성을 이용하여 구조물에 가해지는 진동을 감쇄시키는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼로서, 캡부재, 씰링부재 및 가압부재를 포함한다. 캡부재는 내부에 점성유체가 충진되는 실린더의 일단부를 차폐하며, 점성유체와 맞닿는 내측면의 가장자리를 따라 환형으로 절삭된 형태로 환형홈이 형성된다. 씰링부재는 변형가능한 플라스틱 재질로서 환형홈에 삽입되며, 점성유체와 맞닿는 내측면에 V자 형상의 단면을 갖는 매립홈이 함몰형성되면서 양갈래로 나뉜 한 쌍의 확장편을 구비한다. 가압부재는 탄성을 갖는 금속 재질로서 매립홈에 삽입고정되며, 한 쌍의 확장편이 벌어지도록 팽창력을 제공한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 확장편이 실린더의 내주면에 밀착된 상태를 유지함으로써, 실린더의 내부에 충진된 점성유체가 외부로 누출되지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

누유 방지를 위한 점성 댐퍼{A viscous damper for leakage prevention}

본 발명은 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 점도를 갖는 점성유체의 유동성을 이용하여 교량이나 대형 건물 등과 같은 구조물에 가해지는 진동을 감쇄시키는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 관한 것이다.

교량이나 대형 건물 등과 같은 철골 구조물 또는 콘크리트 구조물의 내진 보강공법에 적용되는 댐퍼에는 강재 댐퍼(Metallic Damper), 마찰 댐퍼(Friction Damper), 점성 댐퍼(Viscous Damper) 등이 있다.

이 중, 점성 댐퍼는 일반적으로 원통형의 실린더, 실린더를 차폐하는 캡부재, 실린더 내에 삽입되는 피스톤, 피스톤에 일단부가 결합되고 타단부가 상기 캡부재를 관통하여 외부의 구조물에 고정되는 피스톤 로드 등으로 구성된다.

점성 댐퍼는 실린더 내에 충진된 점성유체가 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤의 주변 틈 사이로 빠르게 이동하면서 진동에너지가 마찰열로 변환되는 원리를 이용하여 진동을 감쇄시키는 장치이다. 점성 댐퍼는 별도의 보조장치나 외부의 전력이 필요없고, 큰 지진 후에도 점성 댐퍼의 손상과 점성유체의 누유만 없다면 성능의 변화가 없기 때문에 유지보수가 불필요한 장치이다.

점성 댐퍼는 일반적으로 실린더 본체 내에 충진된 점성유체가 외부로 누출되지 않도록 실린더와 캡부재 사이에 씰링부재가 개재되어 볼트로 체결되는 구조로 제작된다.

이와 같은 점성 댐퍼의 구조 및 씰링 방식은 씰링부재의 기밀성능에 따라 점성유체가 외부로 누유될 수 있는 문제점을 기본적으로 안고 있다. 점성유체는 진동에너지를 감쇄시키는 가장 중요한 요소로서, 점성유체가 누유되면 점성 댐퍼의 감쇄 기능이 저하될 수밖에 없다.

대한민국 등록특허공보 제10-0476439호(2005.03.16. 등록 공고, 발명의 명칭 : 건축 구조물용 내진장치)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 점성유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 점성유체의 누출 여부를 명확하고 간편하게 확인할 수 있는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼는, 피스톤(20)의 왕복운동에 저항하는 방식으로 구조물(3)의 진동을 저감시키는 점성 댐퍼로서, 내부에 점성유체(f)가 충진되는 실린더(10)의 일단부를 차폐하며, 점성유체(f)와 맞닿는 내측면의 가장자리를 따라 환형으로 절삭된 형태로 환형홈(110)이 형성되는 캡부재(100); 변형가능한 플라스틱 재질로서 상기 환형홈(110)에 삽입되며, 점성유체(f)와 맞닿는 내측면에 V자 형상의 단면을 갖는 매립홈(210)이 함몰형성되면서 양갈래로 나뉜 한 쌍의 확장편(220)을 구비하는 씰링부재(200); 및 탄성을 갖는 금속 재질로서 상기 매립홈(210)에 삽입고정되며, 상기 한 쌍의 확장편(220)이 벌어지도록 팽창력을 제공하는 가압부재(300);를 포함하고, 상기 확장편(220)이 상기 실린더(10)의 내주면에 밀착된 상태를 유지함으로써, 상기 실린더(10)의 내부에 충진된 점성유체(f)가 외부로 누출되지 않으며, 상기 가압부재(300)는, 상기 씰링부재(200)의 한 쌍의 확장편(220) 중, 제1 확장편(221)에 밀착되는 제1 가압편(301)과, 나머지 제2 확장편(222)에 밀착되는 제2 가압편(302)으로 구분되고, 상기 제1 가압편(301)과 상기 제2 가압편(302)이 서로 연결되어 단면이 V자 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 있어서, 상기 제1 가압편(301)과 상기 제2 가압편(302)은, 다수로 분할되어 상기 씰링부재(200)의 매립홈(210)을 따라 일정간격으로 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 있어서, 상기 캡부재(100)를 관통하여 상기 피스톤(20)과 구조물(3)을 연결하는 피스톤 로드(50); 상기 피스톤 로드(50)가 외부에 노출되지 않도록 상기 실린더(10)의 외측면에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상하측에 각각 관통공(410)이 형성되는 커버(400); 상기 관통공(410) 중, 상측의 제1 관통공(411)에 결합되는 관찰경(500); 및 하측의 제2 관통공(412)에 결합되는 일조창(600);을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 따르면, 씰링부재 및 가압부재가 V자 형태로 구성됨으로써, 삽입 용이성과 기밀성을 동시에 달성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 씰링부재 및 가압부재가 실린더의 내부를 향해 입이 벌어진 형태로 설치됨으로써, 점성유체가 누출되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있고, 점성 댐퍼의 내구성과 구조물의 안전성을 담보할 수 있게 된다.

또한, 커버에 관찰경과 일조창을 상호 마주보게 설치함으로써, 점성유체의 누유 여부를 쉽고 명확하게 확인할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 "A"부를 나타낸 부분확대도.
도 3은 도 1의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 포함된 씰링부재와 가압부재 사이의 결합관계를 설명하기 위한 분해사시도.
도 4는 도 1의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 포함된 관찰경 및 일조창을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 "A"부를 나타낸 부분확대도이며, 도 3은 도 1의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 포함된 씰링부재와 가압부재 사이의 결합관계를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 4는 도 1의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼에 포함된 관찰경 및 일조창을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 누유 방지를 위한 점성 댐퍼는 일정 점도를 갖는 점성유체(f)의 유동성을 이용하여 교량이나 대형 건물 등과 같은 구조물(3)에 가해지는 진동을 감쇄시키는 장치로서, 내부에 점성유체(f)가 충진되는 실린더(10), 실린더(10) 내부를 따라 왕복운동하는 피스톤(20), 일측 구조물(3)에 결합되는 고정단(30), 타측 구조물(3)에 결합되는 이동단(40), 상기 고정단(30)과 피스톤(20)을 연결하는 피스톤 로드(50), 캡부재(100), 씰링부재(200)와 가압부재(300)를 포함하여 구성되며, 상기 실린더(10), 피스톤(20), 고정단(30), 이동단(40) 및 피스톤 로드(50)는 일반적인 구성이므로 그 설명을 생략한다.

상기 캡부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 점성유체(f)가 충진되는 실린더(10)의 일단부를 차폐하도록 나사결합된다. 캡부재(100)에는 점성유체(f)와 맞닿는 내측면의 가장자리를 따라 환형으로 절삭된 형태로 환형홈(110)이 형성된다.

씰링부재(200)는 변형가능한 플라스틱 재질로 제작되며, 캡부재(100)의 환형홈(110)에 삽입된다. 씰링부재(200)는 점성유체(f)와 맞닿는 내측면에 V자 형상의 단면을 갖는 매립홈(210)이 함몰형성되면서 양갈래로 나뉜 한 쌍의 확장편(220)을 구비하게 된다.

기밀 유지를 위해 한 쌍의 확장편(220) 사이의 폭은 환형홈(110)의 폭보다 크게 제작되어야 하며, 후술되는 가압부재(300)가 이탈되지 않도록 한 쌍의 확장편(220)의 단부에는 이탈방지턱(221)이 가압부재(300) 측으로 돌출된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

가압부재(300)는 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이 탄성을 갖는 금속 재질로 제작되며, 씰링부재(200)의 매립홈(210)에 삽입고정된다. 가압부재(300)는 씰링부재(200)에 형성된 한 쌍의 확장편(220)이 벌어지도록 팽창력을 제공하는 구성으로서, 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302)이 서로 연결되어 단면이 V자 형상을 이룬다.

제1 가압편(301)은 씰링부재(200)의 한 쌍의 확장편(220) 중 제1 확장편(221)에 밀착되는 부분이고, 제2 가압편(302)은, 나머지 제2 확장편(222)에 밀착되는 부분이다.

씰링부재(200)가 캡부재(100)의 환형홈(110)에 끼워지는 과정에서, 환형홈(110)에 비해 상대적으로 폭이 넓은 한 쌍의 확장편(220)은 진입 압력을 받게 되고, 씰링부재(200)와 일체로 결합된 가압부재(300)에도 동일한 압력이 가해지게 된다.

이때, 가압부재(300)가 캡부재(100)를 향해 좁아지는 V자 형태, 즉 진입방향의 반대방향을 향하여 상향경사지게 씰링부재(200) 내에 결합되어 있기 때문에, 씰링부재(200)가 환형홈(110)에 삽입되는 과정에서 가압부재(300)는 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302) 사이가 좁혀지는 형태로 압축되게 된다.

이와 동시에 씰링부재(200)의 확장편(220)의 폭도 좁아지게 되므로, 씰링부재(200)가 환형홈(110)에 용이하게 삽입될 수 있다.

만약, 씰링부재(200) 및 가압부재(300)가 도 2에 도시된 것과는 반대로, 캡부재(100)를 향해 넓어지는 V자 형태, 즉 진입방향을 향하여 상향경사진 형태로 캡부재(100)의 환형홈(110)에 삽입된다면, 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302) 사이가 진입 과정에서 좁아지지 않고 벌어지게 되므로, 씰링부재(200)가 환형홈(110)에 용이하게 삽입될 수 없게 된다.

씰링부재(200)가 환형홈(110)에 끼워진 후에는, 가압부재(300)가 한 쌍의 확장편이 벌어지도록 탄성복원력을 제공하게 된다. 씰링부재(200)가 환형홈(110)에 끼워지면 가압부재(300)는 압축된 상태가 되므로, 제1 가압편(301)은 씰링부재(200)의 제1 확장편(221)이 실린더(10)에 밀착되도록 가압하는 작용을 하고, 제2 가압편(302)은 제2 확장편(222)이 캡부재(100)에 밀착되도록 가압하는 작용을 하게 된다.

점성 댐퍼는 실린더(10) 내에 충진된 점성유체(f)가 실린더(10) 내에서 왕복운동하는 피스톤(20)의 주변 틈 사이로 빠르게 이동하면서 진동에너지가 마찰열로 변환되는 원리를 이용하여 진동을 감쇄시키는 장치로서, 피스톤(20)의 움직임에 따라 환형홈(110)이 형성된 자리에 점성유체(f)의 압력이 집중된다.

이에 대하여 본 발명은 전술한 바와 같이 가압부재(300)에 의해 씰링부재(200)가 실린더(10)의 내주면에 밀착된 상태를 유지함으로써, 점성유체(f)가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

특히, 씰링부재(200) 및 가압부재(300)가 압력이 상승하는 실린더(10)의 일측공간을 향하여 입이 벌어진 형태로 설치되어 있으므로, 점성유체(f)의 압력에 의해 씰링부재(200) 및 가압부재(300)가 벌어지는 힘을 받게 된다. 따라서, 씰링부재(200)의 확장편(220)이 실린더(10)와 캡부재(100)에 더욱 견고하게 밀착된다.

이를 통해, 점성유체(f)가 외부로 누출되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있고, 점성 댐퍼의 내구성과 구조물의 안전성을 담보할 수 있게 된다.

여기서 가압부재(300)가 씰링부재(200) 내에 용이하게 결합될 수 있도록, 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수로 분할되어 씰링부재(200)의 매립홈(210)을 따라 서로 이격되게 하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 씰링부재(200)를 캡부재(100)의 환형홈(100)에 끼울 시에, 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302) 사이의 세로거리(L1)가 좁아짐과 동시에, 환형으로 된 가압편(301, 302) 끼리의 가로길이(L2)는 줄어들게 되는데, 이때, 가압편(301, 302)이 다수로 분할된 형태가 아니고 하나의 연속된 형태이면, 상기 세로거리(L1) 및 가로길이(L2)의 축소변화를 방해하는 내부의 저항력이 상대적으로 크게 발생될 수 있기 때문이다.

본 실시예에서는 제1 가압편(301)과 제2 가압편(302)이 원주 방향을 따라 서로 교대로 배치되도록 제작하였다.

한편, 도 1 또는 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤(20)과 구조물(3)을 연결하기 위해 캡부재(100)를 관통하는 피스톤 로드(50)가 외부에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 커버(400)가 고정단(30)에 고정된 상태로 실린더(10)의 외측면에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있는데, 이와 같이 피스톤 로드(50)가 노출된 스트로크 공간이 커버(400)로 감싸지게 되면, 점성유체(f)의 누유 여부를 육안으로 확인하기 어려워진다.

이에 대한 대책으로서, 커버(400)의 상하측에 각각 관통공(410)이 형성되고, 상기 관통공(410) 중, 상측의 제1 관통공(411)에는 스트로크 공간의 관찰이 가능한 관찰경(500)이 결합되고, 하측의 제2 관통공(412)에는 내부가 어두운 스트로크 공간에 빛을 제공하는 일조창(600)이 결합된다.

관찰경(500)에는 확대 관찰이 가능하도록 확대렌즈가 장착되고, 일조창(600)에는 빛이 통과할 수 있는 투명유리 또는 투명 플라스틱이 장착된다.

만약, 관찰경(500)만 설치되고 일조창(600)이 설치되지 않으면, 관찰경(500) 접안 시 스트로크 공간에 빛이 들어오지 않아 암흑 상태가 되면서 점성유체(f)의 누유 여부를 제대로 확인할 수 없게 된다.

또한, 점성 댐퍼는 대부분 실외에 설치되는 장비이기 때문에, 관찰경(500)과 일조창(600)의 표면이 먼지나 습기 등에 의해 더러워질 수 있고, 외력에 의해 쉽게 깨질 수 있다. 이에 대한 대비책으로서, 관찰경(500)과 일조창(600)의 외측에 보호용 가리개(510, 610)를 추가로 설치하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 누유 방지를 위한 점성 댐퍼는, 씰링부재 및 가압부재가 V자 형태로 구성됨으로써, 삽입 용이성과 기밀성을 동시에 달성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

3 : 구조물
10 : 피스톤
20 : 실린더
100 : 캡부재
110 : 환형홈
200 : 씰링부재
210 : 매립홈
220 : 한 쌍의 확장편
300 : 가압부재
f : 점성유체

Claims

실린더(10) 내에서 왕복운동하는 피스톤(20)에 저항하는 방식으로 구조물(3)의 진동을 저감시키는 점성 댐퍼에 있어서,
내부에 점성유체(f)가 충진되는 실린더(10)의 일단부를 차폐하며, 점성유체(f)와 맞닿는 내측면의 가장자리를 따라 환형으로 절삭된 형태로 환형홈(110)이 형성되는 캡부재(100);
변형가능한 플라스틱 재질로서 상기 환형홈(110)에 삽입되며, 점성유체(f)와 맞닿는 내측면에 V자 형상의 단면을 갖는 매립홈(210)이 함몰형성되면서 양갈래로 나뉜 한 쌍의 확장편(220)을 구비하는 씰링부재(200); 및
탄성을 갖는 금속 재질로서 상기 매립홈(210)에 삽입고정되며, 상기 한 쌍의 확장편(220)이 벌어지도록 팽창력을 제공하는 가압부재(300);를 포함하고,
상기 확장편(220)이 상기 실린더(10)의 내주면에 밀착된 상태를 유지함으로써, 상기 실린더(10)의 내부에 충진된 점성유체(f)가 외부로 누출되지 않으며,
상기 가압부재(300)는, 상기 씰링부재(200)의 한 쌍의 확장편(220) 중, 제1 확장편(221)에 밀착되는 제1 가압편(301)과, 나머지 제2 확장편(222)에 밀착되는 제2 가압편(302)으로 구분되고, 상기 제1 가압편(301)과 상기 제2 가압편(302)이 서로 연결되어 단면이 V자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 가압편(301)과 상기 제2 가압편(302)은, 다수로 분할되어 상기 씰링부재(200)의 매립홈(210)을 따라 일정간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼.
제1항에 있어서,
상기 캡부재(100)를 관통하여 상기 피스톤(20)과 구조물(3)을 연결하는 피스톤 로드(50);
상기 피스톤 로드(50)가 외부에 노출되지 않도록 상기 실린더(10)의 외측면에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상하측에 각각 관통공(410)이 형성되는 커버(400);
상기 관통공(410) 중, 상측의 제1 관통공(411)에 결합되는 관찰경(500); 및 하측의 제2 관통공(412)에 결합되는 일조창(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누유 방지를 위한 점성 댐퍼.