KR101870103B1 - 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치 - Google Patents

보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상측 구조물을 떠받치도록 기둥 구조물 형태로 설치되며, 지진파에 의한 진동에너지 발생 시 유압식 댐퍼 내부의 유체 저항을 이용하여 기둥 구조물의 흔들림을 흡수하고, 특히 상측 구조물의 측면을 보강하여 지진파에 의해 상측 구조물이 파손되는 것을 방지하는 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치에 관한 것이다.

Description

보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치{DAMPER FOR DAMPING WITH REINFORCING PLATE}
본 발명은 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 상측 구조물을 떠받치도록 기둥 구조물 형태로 설치되며, 지진파에 의한 진동에너지 발생 시 유압식 댐퍼 내부의 유체 저항을 이용하여 기둥 구조물의 흔들림을 흡수하고, 특히 상측 구조물의 측면을 보강하여 지진파에 의해 상측 구조물이 파손되는 것을 방지하는 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 내진 설계라 함은 지진파에 의해 지반이 흔들리는 경우, 구조물 혹은 시설물이 파손되지 않도록 그 기초를 보강하고 자제를 추가 투입하여 더욱 견고하게 만드는 설계 공법을 의미한다.
하지만 이러한 내진 설계는 대규모 지진(예컨대, 진도 5.0 이상)의 경우, 건물의 안정성은 확보되지만 구조 부제들(예컨대, 가스관, 수도관 등)이 대부분 파손되기 때문에 추후 복구가 어렵다는 문제점을 가지게 된다.
제진 설계라 함은 지진파에 의해 지반이 흔들리는 경우, 제진 장치를 건물에 설치함으로써 건물이 흔들리는 방향과 반대방향의 힘을 인가하여 지진력을 상쇄시키거나 진동을 저감시키기 위한 설계 공법을 의미한다.
이러한 제진 장치는 유체의 유압을 이용한 유압식 댐퍼, 탄성물질을 이용한 탄성 댐퍼, 금속재료의 항복 후 이력 특성을 이용하여 진동에너지를 소산시키는 강재 댐퍼, 진동에너지를 마찰에 의한 열에너지로 전환 및 소산시키는 마찰 댐퍼 등이 있다. 이 중, 유압식 댐퍼는 실린더 내에 충전된 유체가 유압 밸브를 통과할 때 발생되는 유체 저항을 통해 건물의 흔들림을 흡수하게 된다.
한편, 수직 방향으로 이격된 기둥 구조물에 제진 장치를 설치함에 있어서, 종래의 유압식 댐퍼는 양측 피스톤 실과 기둥 구조물이 서로 완전 고정되게 된다. 이런 경우, 기둥 구조물이 유압식 댐퍼의 길이 방향으로 흔들리는 상황에서는 유압을 통해 진동을 저감시킬 수 있지만, 유압식 댐퍼의 폭방향이나 사선 방향 등과 같이 다양한 방향으로 흔들릴 경우에는 양측 피스톤 실과 기둥 구조물 간의 고정부가 파손될 우려가 있었다.
이에, 서로 이격된 기둥 구조물에 유압식 댐퍼를 설치함에 있어서, 기둥 구조물의 흔들리는 방향에 관계없이 항시 유압을 통한 유체 저항을 이용하여 기둥 구조물의 흔들림을 흡수 및 저감할 수 있도록 하는 기술이 필요한 실정이다.
또한, 기둥 구조물의 상측에 위치되는 콘크리트 구조물의 경우, 하측의 기둥 구조물이 흔들림에 따라 콘크리트 구조물의 측면부가 부서질 우려가 있다.
따라서, 기둥 구조물의 흔들림이 콘크리트 구조물의 강성에 영향을 끼치지 않도록 하는 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1654338호
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상측 구조물을 떠받치도록 기둥 구조물 형태로 설치되되 지진파에 의한 진동에너지 발생 시 기둥 구조물의 흔들림 방향에 관계없이 항시 유압식 댐퍼 내부의 유체 저항을 이용하여 기둥 구조물의 흔들림을 흡수할 수 있도록 하는 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 목적은 상측 구조물의 측면을 커버하는 보강 플레이트를 덧붙여 설치함으로써, 지진파에 의해 상측 구조물이 파손되는 것을 방지하는 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치는 서로 이격된 상측기둥 및 하측기둥, 상기 상측기둥 및 하측기둥에 각각 연결되는 상측 및 하측 가이드 플레이트, 상기 상측 및 하측 가이드 플레이트를 서로 연결하며, 진동에 의해 상기 상측 및 하측기둥이 흔들리는 경우 내부 유압을 통해 상기 진동을 흡수하며 흔들림에 대한 유체 저항력을 발생시키는 유압식 댐퍼 및 일측이 상기 상측기둥과 연결되되 상기 상측기둥의 상측에 받쳐지는 상측 구조물의 측면부에 고정 설치됨에 따라 상기 상측기둥으로부터 상기 상측 구조물로 전달되는 충격을 중간에서 흡수하는 보강 플레이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상측 가이드 플레이트는 상기 상측기둥의 하측면과 볼트결합되는 제1 안착플레이트, 상기 제1 안착플레이트와 일측 단부가 연결되되 하측 수직 방향으로 향하며, 상기 유압식 댐퍼의 일측 단부가 볼트결합되는 제1 고정플레이트 및 상기 제1 안착플레이트와 제1 고정플레이트의 내측면을 지지하여 상기 제1 안착플레이트와 제1 고정플레이트 간의 수직상태가 유지되도록 하는 한 쌍의 제1 지지플레이트를 포함하고, 상기 하측 가이드 플레이트는 상기 하측기둥의 상측면과 볼트결합되는 제2 안착플레이트, 상기 제2 안착플레이트와 일측 단부가 연결되되 상측 수직 방향으로 향하며, 상기 유압식 댐퍼의 타측 단부가 볼트결합되는 제2 고정플레이트 및 상기 제2 안착플레이트와 제2 고정플레이트의 내측면을 지지하여 상기 제2 안착플레이트와 제2 고정플레이트 간의 수직상태가 유지되도록 하는 한 쌍의 제2 지지플레이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 안착플레이트에는 상기 상측 및 하측기둥과 각각 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되며, 상기 제1 및 제2 고정플레이트에는 각각 상기 유압식 댐퍼가 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유압식 댐퍼는 실린더부, 상기 실린더부 내에서 왕복 이동되며, 상기 실린더부를 제1 및 제2 유압실로 구분시키는 피스톤, 상기 피스톤의 양측과 각각 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드, 상기 피스톤 내측에 마련되며, 상기 피스톤의 왕복 이동 시 상기 제1 및 제2 유압실 간의 압력차에 의해 상기 제1 및 제2 유압실로부터 유출되는 유체가 한쪽방향으로만 유출되도록 하는 제1 및 제2 압력 조절부, 상기 실린더부의 양측과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 실(seal) 및 상기 제1 및 제2 피스톤 실과 각각 원형의 구체를 통해 연결되며, 각각 상기 제1 및 제2 고정플레이트와 볼트결합되는 제1 및 제2 볼 조인트부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 압력 조절부는 상기 실린더부 내측에 형성되는 제1 중공부, 상기 제1 중공부를 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2 유압실을 연결하는 제1 유로, 상기 제1 중공부의 내측에서 상기 제1 유로의 제1 방향과 끼움 결합되는 제1 개폐 밸브 및 상기 제1 중공부의 내측에서 탄성력을 통해 상기 제1 개폐 밸브를 제1 방향으로 밀어줌으로써, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 유로 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제1 탄성체를 포함하고, 상기 제2 압력 조절부는 상기 실린더부 내측에 형성되는 제2 중공부, 상기 제2 중공부를 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2 유압실을 연결하는 제2 유로, 상기 제2 중공부의 내측에서 상기 제2 유로의 제2 방향과 끼움 결합되는 제2 개폐 밸브 및 상기 제2 중공부의 내측에서 탄성력을 통해 상기 제2 개폐 밸브를 제2 방향으로 밀어줌으로써, 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제2 유로 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제2 탄성체를 포함하며, 상기 피스톤의 왕복 이동에 의해 발생되는 상기 제1 및 제2 유압실 간의 압력차가 상기 제1 탄성체의 탄성력 또는 상기 제2 탄성체의 탄성력을 초과하는 경우, 상기 제1 개폐 밸브 또는 상기 제2 개폐 밸브 중 어느 하나가 탄성체 방향으로 밀려나면서 해당 유로가 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브는 각각 상기 제1 방향 또는 제2 방향에 끼움 결합되는 일측 단부를 시작으로 타측 단부로 갈수록 직경이 커지는 형태로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더부에는 외부에서 상기 제1 및 제2 유압실 내로 유체를 공급하거나, 상기 제1 및 제2 유압실 내에 채워진 유체를 외부로 배출시키기 위한 제1 및 제2 유체홀 및 상기 제1 및 제2 유체홀 각각을 단속하는 제1 및 제2 단속커버가 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보강 플레이트에는 상기 상측 구조물의 측면부에 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되며, 상기 보강 플레이트의 일측 모서리와 상기 상측기둥의 상측면의 일측 모서리는 서로 용접을 통해 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상측기둥과 상기 보강플레이트 사이에는 용접용 플레이트가 마련되며, 상기 용접용 플레이트의 일측 면은 상기 상측기둥의 상측면의 일측 모서리와 용접 고정되고, 상기 용접용 플레이트의 타측 면은 상기 보강플레이트의 일측 모서리와 용접 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상측기둥의 상측면에는 상기 상측 구조물의 하측면과 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기둥 구조물 각각에 설치된 가이드 플레이트와 유압식 댐퍼가 구형의 볼 조인트를 통해 연결됨에 따라, 지진파에 의해 지반이 다양한 방향으로 흔들리는 경우에도 기둥 구조물의 흔들림 방향에 관계없이 항시 유체 저항을 이용하여 기둥 구조물의 흔들림을 흡수 및 저감할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 가이드 플레이트와 유압식 댐퍼는 다수의 볼트를 통해 볼트결합되기 때문에 추후 지진 등에 의해 가이드 플레이트의 일부가 파손되거나 유압식 댐퍼가 파손되는 경우 이를 쉽게 유지보수 할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, H빔과 같은 브레이싱 구조가 아닌 일반 기둥 구조물 사이에 유압식 댐퍼를 설치할 수 있기에, 유압식 댐퍼가 별도 차지하는 공간이 줄어드는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 피스톤의 내측에서 서로 다른 방향으로 개방되는 유로와 해당 유로의 개폐 상태를 제어하는 밸브에 탄성체를 적용함으로써, 탄성체가 가지는 자체 탄성력을 통해 유체 저항력(감쇠력)을 발생시킬 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 피스톤의 내측에 마련된 유로로부터 일부 유출되는 유체를 저장 및 유압을 축압하는 스프링 타입 축압기를 적용함으로써, 피스톤 운동에 의해 상대적으로 압이 감압되는 실린더부 내측 공간의 압이 음압이 되는 것을 방지해 유압식 댐퍼의 성능을 안정화시킬 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 보강 플레이트가 상측 구조물의 측면부를 지지함에 따라, 상측기둥으로부터 상측 구조물로 전달되는 충격을 중간에서 흡수함으로써, 상측 구조물의 강성을 높이고 상측 구조물의 파손을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치(100)의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 상측 및 하측 가이드 플레이트(130, 140)의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 유압식 댐퍼(150)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 압력 조절부(150e, 150f)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 보강 플레이트(160)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼(100)의 형태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 상측 및 하측 가이드 플레이트(130, 140)의 형태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 유압식 댐퍼(150)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼(100)는 크게 상측 및 하측기둥(110, 120), 상측 및 하측 가이드 플레이트(130, 140), 유압식 댐퍼(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
상측기둥(110) 및 하측기둥(120)은 서로 일종의 기둥 구조물 역할을 하되, 그 중앙부는 후술되는 상측 플레이트(130), 하측 플레이트(140) 및 유압식 댐퍼(150)가 위치되도록 서로 이격된 공간이 형성될 수 있다.
여기에서, 상측기둥(110) 및 하측기둥(120)은 H빔에 해당할 수 있다.
또한, 상측기둥(110)의 상측에는 상측 구조물(1)이 받쳐질 수 있는데, 상측 구조물(1)의 측면부에는 보강 플레이트(160)가 볼트결합될 수 있다. 또한, 하측기둥(120)의 하측에는 하측 구조물(2)이 고정될 수 있다.
이때, 보강 플레이트(160)의 일측 모서리는 상측기둥(110)의 일측 모서리와 용접을 통해 고정될 수 있다.
한편, 상측기둥(110)의 길이는 하측기둥(120)의 길이보다 길게 형성됨에 따라, 후술되는 상측 플레이트(130), 하측 플레이트(140) 및 유압식 댐퍼(150)는 하측기둥(120)이 위치한 아래측에 위치할 수 있다.
이 경우, 상측기둥(110)의 길이는 하측기둥(120)의 길이 대비 길기 때문에, 상측기둥(110)의 흔들림 발생 시 상측기둥(110)의 상측에 받쳐진 상측 구조물(1)에는 보다 큰 진동에너지가 전달될 수 있다.
따라서, 보강 플레이트(160)를 상측 구조물(1)의 측면부에 볼트결합 시킴으로써 보강 플레이트(160)로 전달되는 진동에너지를 보강 플레이트(160)가 흡수함은 물론 상측 구조물(1)이 쉽게 파손되지 않도록 강성을 보강할 수 있다.
상측 플레이트(130)는 서로 이격된 상측기둥(110) 및 하측기둥(120) 중에서 상측기둥(110)의 하측면에 볼트결합을 통해 고정되어 후술되는 유압식 댐퍼(150)가 고정되기 위한 지지체의 역할을 할 수 있다.
이를 위해 상측 플레이트(130)는 상측기둥(110)의 하측면(110a)과 접한 상태에서 하나 이상의 볼트를 통해 볼트결합되는 제1 안착플레이트(130a)와, 제1 안착플레이트(130a)와 일측 단부가 연결되되 하측 수직 방향을 향하는 제1 고정플레이트(130b)와, 제1 안착플레이트(130a)와 제1 고정플레이트(130b)가 항시 수직상태를 유지할 수 있도록 지지하는 한 쌍의 제1 지지플레이트(130c)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 안착플레이트(130a)는 그 상측면이 상측기둥(110)의 하측면(110a)과 서로 접하게 위치된다. 제1 안착플레이트(130a)에 마련된 하나 이상의 제1 볼트결합 홀(130a-1)과 상측기둥(110)의 하측면(110a)에 마련된 하나 이상의 볼트결합 홀이 서로 일치되고, 제1 볼트결합 홀(130a-1)과 볼트결합 홀을 관통하여 볼트 및 너트가 볼트결합 된다. 그에 따라 제1 안착 플레이트(130a)는 상측기둥(110)의 하측면(110a)과 단단히 볼트결합을 통해 고정된다.
제1 고정플레이트(130b)는 제1 안착플레이트(130a)와 하측 방향으로 항하되 수직하게 연결될 수 있다. 이때 제1 고정플레이트(130b)와 제1 안착플레이트(130a)는 서로 일측단이 용접되거나 혹은 일체형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 길다란 플레이트의 중심부를 90도 각도로 만곡 시킴으로써 일측 단은 제1 안착플레이트(130a)가 되고 타측단은 제1 고정플레이트(130b)가 될 수 있다.
이때, 제1 고정플레이트(130b)의 내측면에는 후술되는 유압식 댐퍼(150)의 제1 볼 조인트부(130i)가 하나 이상의 볼트를 통해 볼트결합될 수 있다. 이를 위해, 제1 고정플레이트(130b)에는 제1 볼 조인트부(130i)가 볼트결합 되기 위한 하나 이상의 제2 볼트결합 홀(130b-1)이 형성될 수 있다.
이때, 제2 볼트결합 홀(130b-1)의 개수는 제1 볼 조인트부(130i)에 마련된 하나 이상의 볼트결합 홀의 개수와 상응하게 형성될 수 있다.
한 쌍의 제1 지지플레이트(130c)는 제1 안착플레이트(130a)와 제1 고정플레이트(130b)의 내측면과 각각 접한 상태에서 제1 고정플레이트(130b)가 제1 안착플레이트(130a)와 가까워지는 방향으로 휘어지거나 혹은 제1 안착플레이트(130a)로부터 멀어지는 방향을 휘어지는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이때 한 쌍의 제1 지지플레이트(130c)는 삼각형으로 형성될 수 있고, 삼각형의 일측 변은 제1 안측플레이트(130a)와, 타측 변은 제1 고정플레이트(130b)와 접하게 된다.
다음으로, 하측 플레이트(140)는 서로 이격된 상측기둥(110) 및 하측기둥(120) 중에서 하측기둥(120)의 상측면에 볼트결합을 통해 고정되어 후술되는 유압식 댐퍼(150)가 고정되기 위한 지지체의 역할을 할 수 있다.
이를 위해 하측 플레이트(140)는 하측기둥(120)의 상측면(120a)과 접한 상태에서 하나 이상의 볼트를 통해 볼트결합되는 제2 안착플레이트(140a)와, 제2 안착플레이트(140a)와 일측 단부가 연결되되 상측 수직 방향을 향하는 제2 고정플레이트(140b)와, 제2 안착플레이트(140a)와 제2 고정플레이트(140b)가 항시 수직상태를 유지할 수 있도록 지지하는 한 쌍의 제2 지지플레이트(140c)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 안착플레이트(140a)는 그 하측면이 하측기둥(120)의 상측면(120a)과 서로 접하게 위치된다. 제2 안착플레이트(140a)에 마련된 하나 이상의 제3 볼트결합 홀(140a-1)과 하측기둥(120)의 상측면(120a)에 마련된 하나 이상의 볼트결합 홀이 서로 일치되고, 제3 볼트결합 홀(140a-1)과 볼트결합 홀을 관통하여 볼트 및 너트가 볼트결합 된다. 그에 따라 제2 안착 플레이트(140a)는 하측기둥(120)의 상측면(120a)과 단단히 볼트결합을 통해 고정된다.
제2 고정플레이트(140b)는 제2 안착플레이트(140a)와 상측 방향으로 항하되 수직하게 연결될 수 있다. 이때 제2 고정플레이트(140b)와 제2 안착플레이트(140a)는 서로 일측단이 용접되거나 혹은 일체형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 길다란 플레이트의 중심부를 90도 각도로 만곡 시킴으로써 일측 단은 제2 안착플레이트(140a)가 되고 타측단은 제2 고정플레이트(140b)가 될 수 있다.
이때, 제2 고정플레이트(140b)의 내측면에는 후술되는 유압식 댐퍼(150)의 제2 볼 조인트부(130j)가 하나 이상의 볼트를 통해 볼트결합될 수 있다. 이를 위해, 제2 고정플레이트(140b)에는 제2 볼 조인트부(130j)가 볼트결합 되기 위한 하나 이상의 제4 볼트결합 홀(140b-1)이 형성될 수 있다.
이때, 제4 볼트결합 홀(140b-1)의 개수는 제2 볼 조인트부(130j)에 마련된 하나 이상의 볼트결합 홀의 개수와 상응하게 형성될 수 있다.
한 쌍의 제2 지지플레이트(140c)는 제2 안착플레이트(140a)와 제2 고정플레이트(140b)의 내측면과 각각 접한 상태에서 제2 고정플레이트(140b)가 제2 안착플레이트(140a)와 가까워지는 방향으로 휘어지거나 혹은 제2 안착플레이트(140a)로부터 멀어지는 방향을 휘어지는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이때 한 쌍의 제2 지지플레이트(140c)는 삼각형으로 형성될 수 있고, 삼각형의 일측 변은 제2 안측플레이트(140a)와, 타측 변은 제2 고정플레이트(140b)와 접하게 된다.
다음으로, 유압식 댐퍼(150)는 상측 및 하측 가이드 플레이트(130, 140)을 서로 연결하며, 진동에 의해 상측 및 하측기둥(110, 120)이 흔들리는 경우 내부 유압을 통해 진동을 흡수하며 흔들림에 대한 유체 저항력을 발생시키는 역할을 할 수 있다.
이를 위해, 유압식 댐퍼(150)는 크게 실린더부(150a), 피스톤(150b), 제1 및 제2 피스톤 로드(150c, 150d), 제1 및 제2 압력 조절부(150e, 150f), 제1 및 제2 피스톤 실(150g, 150h), 제1 및 제2 볼 조인트부(150i, 150j)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 실린더부(150a)는 피스톤(150b)이 직선 왕복 운동하기 위한 통로의 역할을 한다. 이때, 실린더부(150a)는 원통형 실린더 일 수 있다.
피스톤(150b)은 실린더부(150a) 내측에서 왕복 직선 운동하면서, 실린더부(150a)를 형성하는 제1 및 제2 유압실(A, B)을 구분짓는 역할을 할 수 있다.
피스톤(150b)의 양측단에는 각각 원기둥형태의 제1 및 제2 피스톤 로드(150c, 150d)가 마련된다.
제1 피스톤 로드(150c)의 말단부에는 구형의 볼 조인트가 볼트결합을 통해 마련되며, 구형의 볼 조인트는 제1 볼 조인트부(150i)와 360도 방향으로 회전 가능하도록 결합된다.
제2 피스톤 로드(150d)의 내측에는 유체의 유압을 축압하는 스프링 타입 축압기(spring type accumulator, 150k)가 마련될 수 있는데, 이는 후술하기로 한다.
제1 압력 조절부(150e)는 피스톤(150a)의 내측에 마련되어, 피스톤(150a)의 왕복 이동 시 제1 및 제2 유압실(A, B) 간의 압력차에 의해 제1 및 제2 유압실(A, B)로부터 유출되는 유체가 어느 한쪽 방향으로 유출되도록 함으로써 유출되는 유체의 유압을 조절하는 역할을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 피스톤(150a) 내측에는 제1 및 제2 압력 조절부(150e, 150f)가 마련될 수 있는데 그 구성을 도 4를 통해 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 압력 조절부(150e, 150f)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 제1 압력 조절부(150e)는 실린더부(150a) 내측에 형성되며 속이 빈 제1 중공부(150e-1), 제1 중공부(150e-1)을 관통하여 형성되며 제1 및 제2 유압실(A, B)을 연결하는 제1 유로(150e-2), 제1 중공부(135e-1)의 내측에서 제1 유로(150e-2)의 제1 방향과 끼움 결합되는 제1 개폐 밸브(150e-3), 제1 중공부(150e-1)의 내측에서 탄성력을 통해 제1 개폐 밸브(150e-3)를 제1 방향으로 밀어줌으로써, 제1 개폐 밸브(150e-3)와 제1 유로(150e-2) 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제1 탄성체(150e-4)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 제1 방향이라 함은 제1 유압실(A)을 향하는 방향을 의미할 수 있고, 제2 방향이라 함은 제2 유압실(B)을 향하는 방향을 의미할 수 있다.
즉, 제1 개폐 밸브(150e-3)는 제1 유압실(A)을 향하는 방향으로 말단부가 향하되, 해당 영역의 제1 유로(150e-2)와 끼움 결합됨으로써 제1 유로(150e-2)를 단속하게 된다. 또한, 이때 제1 탄성체(150e-4)가 제1 개폐 밸브(150e-3)를 제1 방향으로 밀어주고 있기 때문에, 항시 제1 개폐 밸브(150e-3)가 제1 유로(150e-2)를 단속한 상태가 유지될 수 있다.
여기에서, 제1 개폐 밸브(150e-3)은 제1 방향에 끼움 결합되는 일측 단부를 시작으로 타측 단부로 갈수록 직경이 점점 커지는 원뿔 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 추후 유압에 의해 제1 유압실(A)에서 제2 유압실(B)로 유체가 유출되는 힘이 제1 탄성체(150e-4)의 탄성력을 벗어나는 경우, 제1 개폐 밸브(150e-3)가 밀려나면서 제1 개폐 밸브(150e-3)와 제1 유로(150e-2) 간의 끼움 결합 상태가 점차 헐거워지게 된다. 이는 원뿔 형태의 제1 개폐 밸브(150e-3)가 뒤로 밀려나면서 제1 유로(150e-2)가 점차 개방(open)되는 것을 의미할 수 있다.
하지만 유압이 점차 줄어듦에 따라 제1 유압실(A)에서 제2 유압실(B)로 유체가 유출되는 힘이 제1 탄성체(150e-4)의 탄성력보다 작아지는 경우, 제1 개폐 밸브(150e-3)는 제1 탄성체(150e-4)에 의해 다시 제1 유로(150e-2) 방향으로 밀려나면서 끼움 결합된다. 이는 원뿔 형태의 제1 개폐 밸브(150e-3)가 다시 끼움 결합되면서 제1 유로(150e-2)가 점차 단속(close)되는 것을 의미할 수 있다.
제2 압력 조절부(150f)는 실린더부(150a) 내측에 형성되며 속이 빈 제2 중공부(150f-1), 제2 중공부(150f-1)을 관통하여 형성되며 제1 및 제2 유압실(A, B)을 연결하는 제2 유로(150f-2), 제2 중공부(150f-1)의 내측에서 제2 유로(150f-2)의 제2 방향과 끼움 결합되는 제2 개폐 밸브(150f-3), 제2 중공부(150f-1)의 내측에서 탄성력을 통해 제2 개폐 밸브(150f-3)를 제2 방향으로 밀어줌으로써, 제2 개폐 밸브(150f-3)와 제2 유로(150f-2) 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제2 탄성체(150f-4)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 제2 방향이라 함은 제2 유압실(B)을 향하는 방향, 즉 제1 방향과 반대방향을 의미할 수 있다.
즉, 제2 개폐 밸브(150f-3)는 제2 유압실(B)을 향하는 방향으로 말단부가 향하되, 해당 영역의 제2 유로(150f-2)와 끼움 결합됨으로써 제2 유로(150f-2)를 단속하게 된다. 또한, 이때 제2 탄성체(150f-4)가 제2 개폐 밸브(150f-3)를 제2 방향으로 밀어주고 있기 때문에, 항시 제2 개폐 밸브(150f-3)가 제2 유로(150f-2)를 단속한 상태가 유지될 수 있다.
여기에서, 제2 개폐 밸브(150f-3)은 제2 방향에 끼움 결합되는 일측 단부를 시작으로 타측 단부로 갈수록 직경이 점점 커지는 원뿔 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 추후 유압에 의해 제2 유압실(B)에서 제1 유압실(A)로 유체가 유출되는 힘이 제2 탄성체(150f-4)의 탄성력을 벗어나는 경우, 제2 개폐 밸브(150f-3)가 밀려나면서 제2 개폐 밸브(150f-3)와 제2 유로(150f-2) 간의 끼움 결합 상태가 점차 헐거워지게 된다. 이는 원뿔 형태의 제2 개폐 밸브(150f-3)가 뒤로 밀려나면서 제2 유로(150f-2)가 점차 개방(open)되는 것을 의미할 수 있다.
하지만 유압이 점차 줄어듦에 따라 제2 유압실(B)에서 제1 유압실(A)로 유체가 유출되는 힘이 제2 탄성체(150f-4)의 탄성력보다 작아지는 경우, 제2 개폐 밸브(150f-3)는 제2 탄성체(150f-4)에 의해 다시 제2 유로(150f-2) 방향으로 밀려나면서 끼움 결합된다. 이는 원뿔 형태의 제2 개폐 밸브(150f-3)가 다시 끼움 결합되면서 제2 유로(150f-2)가 점차 단속(close)되는 것을 의미할 수 있다.
이를 단계적으로 살펴보면 다음과 같다.
지진 혹은 강한 바람에 의해 상측기둥(110) 혹은 하측기둥(120)이 흔들림에 따라 피스톤(150a)이 제2 유압실(B)에서 제1 유압실(A)을 향해 직선 이동하는 경우, 제1 유압실(A)에 채워진 유체(작동유)가 압축된다. 이때, 제1 유압실(A)에 압축된 유체는 제1 압력 조절부(150e)에 유입된다.
이때, 유입되는 유체의 압력이 제1 압력 조절부(150e)에 유입됨에 있어서, 유압이 제1 탄성체(150e-4)의 탄성력을 초과하게 되면 제1 개폐 밸브(150e-3)가 제2 유압실(B) 방향을 향해 밀리게 된다. 이때, 제1 개폐 밸브(150e-3)와 제1 유로(150e-2) 간의 끼움 결합 상태가 헐거워지면서 제1 유로(150e-2)가 개방되어 유체가 제2 유압실(B)로 유입된다. 한편, 이 경우 피스톤이 제2 유압실(B)에서 제1 유압실(A) 방향으로 이동하는 속도에 대해서는 제1 탄성체(150e-4)의 탄성력 조절을 통해 조정할 수 있다.
한편, 상기와 반대 방향의 외력이 작용하였을 경우는 다음과 같다.
지진 혹은 강한 바람에 의해 상측기둥(110) 혹은 하측기둥(120)이 흔들림에 따라 피스톤(150a)이 제1 유압실(A)에서 제2 유압실(B)을 향해 직선 이동하는 경우, 제2 유압실(B)에 채워진 유체(작동유)가 압축된다. 이때, 제2 유압실(B)에 압축된 유체는 제2 압력 조절부(150f)에 유입된다.
이때, 유입되는 유체의 압력이 제2 압력 조절부(150f)에 유입됨에 있어서, 유압이 제2 탄성체(150f-4)의 탄성력을 초과하게 되면 제2 개폐 밸브(150f-3)가 제1 유압실(A) 방향을 향해 밀리게 된다. 이때, 제2 개폐 밸브(150f-3)와 제2 유로(150f-2) 간의 끼움 결합 상태가 헐거워지면서 제2 유로(150f-2)가 개방되어 유체가 제1 유압실(A)로 유입된다. 한편, 이 경우 피스톤이 제1 유압실(A)에서 제2 유압실(B) 방향으로 이동하는 속도에 대해서는 제2 탄성체(150f-4)의 탄성력 조절을 통해 조정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 댐퍼(150)는 제2 피스톤 로드(150d) 내측에 마련되며 피스톤(150b)을 관통하여 제1 및 제2 유압실(A, B)을 연결하는 제3 유로(150l)를 통해 공급되는 유체의 유압을 축압하는 스프링 타입 축압기(150k)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
스프링 타입 축압기(150k)는 어큐뮬레이터라고도 불리며, 제3 유로(150l)를 통해 공급되는 유체(작동유)의 열팽창을 흡수함과 동시에, 제1 및 제2 유압실(A, B)에 유압을 공급하여 제1 및 제2 유압실(A, B)의 내압이 음압이 되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 한편, 이때 스프링 타입 축압기(150k)는 필요에 따라 고무블래더 타입 축압기, 타이어프램 타입 축압기 등으로 대체될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 댐퍼(150)는 스프링 타입 축압기(150k) 내측에 마련된 피스톤과 연결되어 스프링 타입 축압기(150k)에 축압된 유압을 실시간으로 모니터링하는 유압 모니터링 바(150m)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더부(150a)의 일측에는, 외부에서 제1 및 제2 유압실(A, B) 내로 유체를 공급하거나, 제1 및 제2 유압실(A, B) 내에 채워진 유체를 외부로 배출시키기 위한 제1 및 제2 유체홀(150a-1, 150a-2)이 형성될 수 있다. 또한, 추가적으로 제1 및 제2 유체홀(150a-1, 150a-2) 각각을 단속하는 볼트 형태의 제1 및 제2 단속커버(150a-3, 150a-4)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 보강 플레이트(160)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 플레이트(160)에는 상측 구조물(1)의 측면부에 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀(160a)이 형성된다.
또한, 보강 플레이트(160)의 하측 모서리에는 도 1에 도시된 상측기둥(110)의 상측면(110a)의 일측 모서리와 용접 고정되는 용접용 플레이트(170)가 용접을 통해 고정될 수 있다.
이때, 보강 플레이트(160)는 상측 구조물(1)의 측면부에 볼트결합되고, 상측기둥(110)은 상측 구조물(1)의 하측부에 볼트결합되기 때문에, 상측기둥(110)과 보강 플레이트(160) 사이에는 이격 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 해당 이격 공간에 용접용 플레이트(170)가 위치된 후, 용접용 플레이트(170)의 일측 모서리는 보강 플레이트(160)와 용접되고 다른 일측 모서리는 상측기둥(110)과 용접될 수 있다. 즉, 용접용 플레이트(170)에 의해 상측기둥(110)과 보강 플레이트(160)가 서로 이어지게 된다.
한편, 본 명세서의 도 1에서는 상측기둥(110)의 길이가 하측기둥(120)의 길이보다 길도록 도시되었고, 그에 따라 상측기둥(110)과 접한 상측 구조물(1)에 보강 플레이트(160)가 볼트고정되는 것으로 표현되었다.
일 실시예에서는 반대로 하측기둥(120)의 길이가 상측기둥(110)의 길이보다 길 수 있고, 이때는 하측기둥(120)과 접한 하측 구조물(2)의 측면부에 보강 플레이트(160)가 볼트고정될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 상측 구조물
2: 하측 구조물
100: 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치
110: 상측기둥 110a: 상측기둥의 하측면
120: 하측기둥 120a: 하측기둥의 상측면
130: 상측 플레이트
130a: 제1 안착플레이트
130a-1: 제1 볼트결합 홀
130b: 제1 고정플레이트
130b-1: 제2 볼트결합 홀
130c: 제1 지지플레이트
140: 하측 플레이트
140a: 제2 안착플레이트
140a-1: 제3 볼트결합 홀
140b: 제2 고정플레이트
140b-1: 제4 볼트결합 홀
140c: 제2 지지플레이트
150: 유압식 댐퍼
1530a: 실린더부
150a-1, 150a-2: 제1 및 제2 유체홀
150a-3, 150a-4: 제1 및 제2 단속커버
150b: 피스톤
150c, 150d: 제1 및 제2 피스톤 로드
150e, 150f: 제1 및 제2 압력 조절부
150e-1: 제1 중공부
150e-2: 제1 유로
150e-3: 제1 개폐 밸브
150e-4: 제1 탄성체
150f-1: 제2 중공부
150f-2: 제2 유로
150f-3: 제2 개폐 밸브
150f-4: 제2 탄성체
150g, 150h: 제1 및 제2 피스톤 실
150i, 150j: 제1 및 제2 볼 조인트부
150k: 스프링 타입 축압기
150l: 제3 유로
150m: 유압 모니터링 바
160: 보강 플레이트
160a: 볼트결합 홀
170: 용접용 플레이트

Claims (10)

  1. 서로 이격된 상측기둥 및 하측기둥;
    상기 상측기둥 및 하측기둥에 각각 연결되는 상측 및 하측 가이드 플레이트;
    상기 상측 및 하측 가이드 플레이트를 서로 연결하며, 진동에 의해 상기 상측 및 하측 기둥이 흔들리는 경우 내부 유압을 통해 상기 진동을 흡수하며 흔들림에 대한 유체 저항력을 발생시키는 유압식 댐퍼; 및
    일측이 상기 상측기둥과 연결되되 상기 상측기둥의 상측에 받쳐지는 상측 구조물의 측면부에 고정 설치됨에 따라 상기 상측기둥으로부터 상기 상측 구조물로 전달되는 충격을 중간에서 흡수하는 보강 플레이트;를 포함하며,
    상기 상측 가이드 플레이트는 상기 상측기둥의 하측면과 볼트결합되는 제1 안착플레이트, 상기 제1 안착플레이트와 일측 단부가 연결되되 하측 수직 방향으로 향하며, 상기 유압식 댐퍼의 일측 단부가 볼트결합되는 제1 고정플레이트 및 상기 제1 안착플레이트와 제1 고정플레이트의 내측면을 지지하여 상기 제1 안착플레이트와 제1 고정플레이트 간의 수직상태가 유지되도록 하는 한 쌍의 제1 지지플레이트를 포함하고, 상기 하측 가이드 플레이트는 상기 하측기둥의 상측면과 볼트결합되는 제2 안착플레이트, 상기 제2 안착플레이트와 일측 단부가 연결되되 상측 수직 방향으로 향하며, 상기 유압식 댐퍼의 타측 단부가 볼트결합되는 제2 고정플레이트 및 상기 제2 안착플레이트와 제2 고정플레이트의 내측면을 지지하여 상기 제2 안착플레이트와 제2 고정플레이트 간의 수직상태가 유지되도록 하는 한 쌍의 제2 지지플레이트를 포함하며, 상기 제1 및 제2 안착플레이트에는 상기 상측 및 하측기둥과 각각 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되고, 상기 제1 및 제2 고정플레이트에는 각각 상기 유압식 댐퍼가 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되며,
    상기 유압식 댐퍼는 실린더부, 상기 실린더부 내에서 왕복 이동되며, 상기 실린더부를 제1 및 제2 유압실로 구분시키는 피스톤, 상기 피스톤의 양측과 각각 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드, 상기 피스톤 내측에 마련되며, 상기 피스톤의 왕복 이동 시 상기 제1 및 제2 유압실 간의 압력차에 의해 상기 제1 및 제2 유압실로부터 유출되는 유체가 한쪽방향으로만 유출되도록 하는 제1 및 제2 압력 조절부, 상기 실린더부의 양측과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 실(seal) 및 상기 제1 및 제2 피스톤 실과 각각 원형의 구체를 통해 연결되며, 각각 상기 제1 및 제2 고정플레이트와 볼트결합되는 제1 및 제2 볼 조인트부를 포함하며,
    상기 제1 압력 조절부는 상기 실린더부 내측에 형성되는 제1 중공부, 상기 제1 중공부를 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2 유압실을 연결하는 제1 유로;, 상기 제1 중공부의 내측에서 상기 제1 유로의 제1 방향과 끼움 결합되는 제1 개폐 밸브 및 상기 제1 중공부의 내측에서 탄성력을 통해 상기 제1 개폐 밸브를 제1 방향으로 밀어줌으로써, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 유로 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제1 탄성체를 포함하고, 상기 제2 압력 조절부는 상기 실린더부 내측에 형성되는 제2 중공부, 상기 제2 중공부를 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2 유압실을 연결하는 제2 유로, 상기 제2 중공부의 내측에서 상기 제2 유로의 제2 방향과 끼움 결합되는 제2 개폐 밸브 및 상기 제2 중공부의 내측에서 탄성력을 통해 상기 제2 개폐 밸브를 제2 방향으로 밀어줌으로써, 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제2 유로 간의 끼움 결합 상태가 유지되도록 하는 제2 탄성체를 포함하며, 상기 피스톤의 왕복 이동에 의해 발생되는 상기 제1 및 제2 유압실 간의 압력차가 상기 제1 탄성체의 탄성력 또는 상기 제2 탄성체의 탄성력을 초과하는 경우, 상기 제1 개폐 밸브 또는 상기 제2 개폐 밸브 중 어느 하나가 탄성체 방향으로 밀려나면서 해당 유로가 개방되고, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브는 각각 상기 제1 방향 또는 제2 방향에 끼움 결합되는 일측 단부를 시작으로 타측 단부로 갈수록 직경이 커지는 형태로 형성되며, 상기 실린더부에는 외부에서 상기 제1 및 제2 유압실 내로 유체를 공급하거나, 상기 제1 및 제2 유압실 내에 채워진 유체를 외부로 배출시키기 위한 제1 및 제2 유체홀 및 상기 제1 및 제2 유체홀 각각을 단속하는 제1 및 제2 단속커버가 마련되고,
    상기 보강 플레이트에는 상기 상측 구조물의 측면부에 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되어 상기 보강 플레이트의 일측 모서리와 상기 상측기둥의 상측면의 일측 모서리는 서로 용접을 통해 고정되며,
    상기 상측기둥과 상기 보강플레이트 사이에는 용접용 플레이트;가 마련되어 상기 용접용 플레이트의 일측 면은 상기 상측기둥의 상측면의 일측 모서리와 용접 고정되고, 상기 용접용 플레이트의 타측 면은 상기 보강플레이트의 일측 모서리와 용접 고정되며, 상기 상측기둥의 상측면에는 상기 상측 구조물의 하측면과 볼트결합되기 위한 하나 이상의 볼트결합 홀이 형성되며,
    상기 제1 및 제2 피스톤 실(seal)은 상기 실린더부의 양측 말단부의 내측면에 마련된 나사선과 볼트 결합을 통해 상기 실린더부와 결합되는 것을 특징으로 하는, 보강 플레이트를 포함한 유압식 댐퍼 장치.
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