KR20050113471A - Semi-active type fluid damper with orifice - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축 및 토목구조물의 진동억제를 위행 구조가 간단하고 감쇠력이 크고 특성을 실시간적으로 변경할 수 있는 반능동형 오리피스 유체댐퍼를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semi-active orifice fluid damper that violates the vibration suppression of construction and civil engineering structures with simple structure, high damping force, and real-time change of characteristics.
종래의 수동형은 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 큰 제어력을 가진다는 장점이 있는 반면에 하중특성에 따른 변화에 적응성이 떨어진다는 단점이 있다. 능동형은 하중특성에 따른 변화에 적응성이 뛰어나고 제어효과가 좋다는 장점이 있으나, 외부로부터 에너지를 공급받아야 하므로 유지보수비가 크다는 경제적이 단점을 가지고 있다,The conventional passive type has the advantage that the structure is simple, reliable, and has a large control force, while the adaptability to changes in load characteristics is inferior. The active type has the advantage of being highly adaptable to the change of load characteristics and having good control effect. However, the active type has a disadvantage in that the maintenance cost is large because energy must be supplied from the outside.
이에 본 발명은 수동형과 능동형의 장점을 결합한 형태로서 소형건전지 정도의 전원을 이용하여 작동하므로 유지보수비가 크지 않으면서도 신뢰성이 우수한 장치라고 할 수 있다.Therefore, the present invention combines the advantages of passive type and active type, and operates using a power source of a small battery, and thus can be said to be an excellent device without high maintenance cost.
Description
본 발명은 건축 및 토목구조물의 진동억제를 위행 구조가 간단하고 감쇠력이 크고 특성을 실시간적으로 변경할수 있는 반능동형 오리피스 유체댐퍼를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semi-active orifice fluid damper that violates the vibration suppression of construction and civil engineering structures, with a simple structure, high damping force, and which can change characteristics in real time.
최근의 건축/토목 구조물은 대형화,고층화,경령화 및 세장화 추세에 있다. 이러한 대형 고층 건축/토목 구조물은 구조물 자체의 큰 유연성 및 작은 감쇠비로 인해 바람 및 지진 등 환경하중에 의해 과도한 진동이 쉽게 발생할 수 있다.Recent construction / civil engineering structures have tended to be larger, higher, older, and older. Due to the large flexibility and small damping ratio of the large high-rise building / civil structure, excessive vibration may easily occur due to environmental loads such as wind and earthquake.
이를 억제하기 여러 형태의 진동제어 장치가 개발되고 있는 것이다. 그 중에서 오리피스를 이용한 유체댐퍼(orificed fluid damper)는 다른 형태의진동제어장치와 비교해 볼때에 제작 비용이 저렴하고 감솨력이 큰 장점을 가지고 있으며, 실제 건축구조물과 교량에 설치하기가 용이한 장점을 가지고 있다.Various types of vibration control devices have been developed to suppress this. Among them, orifice-based fluid dampers have the advantages of low production cost and high sensitivity compared to other types of vibration control devices, and are easy to install on actual building structures and bridges. Have.
일반적으로 진동제어장치는 운용방법에 따라 수동형, 능동형, 반능동형으로 구별할 수 있다 Generally, vibration control device can be classified into passive type, active type and semi-active type according to the operation method.
수동형은 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 큰 제어력을 가진다는 장점이 있는 반면에 하중특성에 따른 변화에 적응성이 떨어진다는 단점이 있다. 능동형은 하중특성에 따른 변화에 적응성이 뛰어나고 제어효과가 좋다는 장점이 있으나, 외부로부터 에너지를 공급받아야 하므로 유지보수비가 크다는 경제적이 단점을 가지고 있다. The passive type has the advantage of simple structure, high reliability, and large control force, but has a disadvantage in that it is inadequate to changes in load characteristics. Active type has the advantage of excellent adaptability to the change of load characteristics and good control effect, but has the disadvantage of economical maintenance cost is high because the energy must be supplied from the outside.
반능동형은 수동형과 능동형의 장점을 결합한 형태로서 소형건전지 정도의 전원을 이용하여 작동하므로 유지보수비가 크지 않으면서도 신뢰성이 우수한 장치라고 할 수 있다.Semi-active type combines the advantages of passive type and active type, and operates with the power of a small battery, so it can be said to be a reliable device without high maintenance cost.
오리피스를 이용한 유체댐퍼는 피스톤, 실린더 및 오리피스로서 구성되어 구조가 매우 간단하며 실린더내의 유체가 오리피스를 통하여 움직일 때 발생되는 저항력을 이용하여 큰 감쇠력을 얻을 수 있는 것이다.The fluid damper using an orifice is composed of a piston, a cylinder, and an orifice, which is very simple in structure, and a large damping force can be obtained by using the resistance generated when the fluid in the cylinder moves through the orifice.
본 발명은 반능동형 오리피스 유체댐퍼에 관한것으로서, 수동형 오리피스 유체댐퍼의 특성을 실시간적으로 변경하여 건축 및 토목 구조물의 진동을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-active orifice fluid damper, and more particularly to a damper that can more effectively control the vibration of building and civil engineering structures by changing the characteristics of the passive orifice fluid damper in real time.
따라서, 본 발명에서는 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 건축 및 토목구조물의 진동억제를 위해 구조가 간단하고 감솨력이 크고 특성을 실시간적으로 변경할수 잇는 반능동형 오리피스 유체댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있는것이다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, to provide a semi-active orifice fluid damper that has a simple structure, high sensitivity, and can change characteristics in real time for vibration suppression of construction and civil engineering structures. The purpose is.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명을 적용하기 위한 일례로서, 본 발명의 반능동형 오리피스 유체댐퍼의 기본 구성는 피스톤, 실린더 및 오리피스로서 구성되어 있으며, 실린더 내의 유체가 오리피스를 통하여 움직일 때 발생하는 저항력을 이용하여 감쇠력을 얻는다. 오리피스의 형태에 따라 얻을 수 있는 감쇠력이 다르며, 실시간적으로 감쇠력을 변경하기 위하여 본 발명에서는 2개의 서로 다른 오리피스를 설치하고 이를 솔레노이드 밸브와 연결된 외부 전기신호에 의해 선택될 수 있도록 구성하였다. 따라서 외부 전기신호의 유무에 따라 댐퍼의 감쇠력 크기를 변경할 수 있으며, 다수의 오리피스를 설치하고 적용하면 다양한 특성을 실시간적으로 조절할 수 있다.As an example for applying the present invention for achieving the above object, the basic configuration of the semi-active orifice fluid damper of the present invention is configured as a piston, a cylinder and an orifice, using the resistance generated when the fluid in the cylinder moves through the orifice To obtain the damping force. The damping force that can be obtained varies depending on the shape of the orifice, and in order to change the damping force in real time, two different orifices are installed in the present invention and configured to be selected by an external electric signal connected to a solenoid valve. Therefore, the damping force of the damper can be changed according to the presence or absence of an external electric signal, and various characteristics can be adjusted in real time by installing and applying a plurality of orifices.
도 1a는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 실시예를 나타낸 개략도이며, 도 1b는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 다른 실시예를 나타낸 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 외관도로서, Figure 1a is a schematic diagram showing an embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention, Figure 1b is a schematic diagram showing another embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention. 2 is an external view of a semi-active orifice fluid damper according to the present invention,
이를 설명하면, 실린더(7) 내부에 피스톤 헤드(10)가 장착된 피스톤(8)이 슬라이딩 운동되도록 마련된 유체댐퍼(12)와 , 상기 실린더 일측에 마련되어 유체흐름을 유도하는 제1유체통로(13)와 상기 제1유체통로(13)와 연결되어 체크밸브(1)가 장착된 제2유체통로(14)와, 상기 제2유체통로(14)의 일측에 분지연결된 제5유체통로(17)에 마련된 오리피스(6)와, 상기 제5유체통로(17)에 연결되어 체크밸브(1)가 마련된 제4유체통로(16)와, 상기 제4유체통로(16)와 연결되되 상기 실린더(7)의 타측에 연결되어 유체 흐름을 유도시키도록 마련된 제3유체통로(16)로 이루어진 것을 특징으로 하는 반 능동형 오리피스 유체댐퍼 이루어진 반 능동형 오리피스 유체댐퍼에 관한 것이다. In this case, the fluid damper 12 provided to slide the piston 8 mounted with the piston head 10 inside the cylinder 7 and the first fluid passage 13 provided at one side of the cylinder to induce fluid flow. ) And a second fluid passage 14 connected to the first fluid passage 13 and having a check valve 1 mounted therein, and a fifth fluid passage 17 branched to one side of the second fluid passage 14. An orifice 6 provided in the fourth fluid passage 16 connected to the fifth fluid passage 17 and provided with a check valve 1, and connected to the fourth fluid passage 16, and the cylinder 7 It relates to a semi-active orifice fluid damper consisting of a semi-active orifice fluid damper, characterized in that the third fluid passage (16) is connected to the other side and provided to induce fluid flow.
상기 실린더(7) 내부에는 유체가 충진되어 있으며, 피스톤 헤드(10)와 실린더(7)내벽사이에는 상대운동에 의한 마찰을 최대한 줄이기 위해 저마찰 패드(11)가 마련되어 있으며, A fluid is filled in the cylinder 7, and a low friction pad 11 is provided between the piston head 10 and the inner wall of the cylinder 7 to minimize friction due to relative movement.
유압회로의 내압이 임의 설정치에 도달하면 밸브가 열려 유체를 바이패스(By-pass)시켜 회로압력을 일정하게 유지하여 보다 넓은 속도범위에서 사용가능하게 하도록 제2유체통로(14)와 제4유체통로(16)사이의 일측에 릴리프 밸브(2)를 더 포함하도록 이루어진다. When the internal pressure of the hydraulic circuit reaches a certain set value, the valve opens to bypass the fluid to keep the circuit pressure constant so that the second fluid passage 14 and the fourth fluid can be used over a wider speed range. It is made to further include a relief valve 2 on one side between the passage (16).
또한, 유압회로의 내압이 임의 설정치에 도달하면 밸브가 열려 유체를 바이패스(By-pass)시켜 회로압력을 일정하게 유지하여 보다 넓은 속도범위에서 사용가능하게 하도록 제2유체통로(14)와 제4유체통로(16)사이의 일측에 안전밸브(3)를 더 포함하도록 이루어진다.In addition, when the internal pressure of the hydraulic circuit reaches a certain set value, the valve opens to bypass the fluid to maintain the circuit pressure constant so that the second fluid passage 14 and the second fluid passage 14 can be used in a wider speed range. It is made to further include a safety valve (3) on one side between the four fluid passages (16).
더 나아가, 실린더(7)내의 피스톤(8) 운동이나 온도변화에 따른 유체 체적의 변동을 보상하기 위한 제 1유체통로(13) 내지 제5유체통로(17)중 어느 한 유체통로의 일측에 축압기(Accumulator)를 마련하며, Furthermore, the shaft on one side of any one of the first fluid passage 13 to the fifth fluid passage 17 to compensate for the fluctuation of the fluid volume due to the movement of the piston 8 in the cylinder 7 or the temperature change. To provide an accumulator,
상기 오리피스(6)는 다수개로 이루어지며, 솔레노이드 밸브(5)에 의하여 원하는 오리피스로 유체흐름을 바꾸어 주는 것이다. The orifice 6 is made up of a plurality, it is to change the fluid flow to the desired orifice by the solenoid valve (5).
본 발명에 따른 작동원리를 도 1a의 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 실시예에 의하여 설명하면, 유체댐퍼의 피스톤이 좌측으로 이동하면, 내부에 충진된 유체 또는 오일이 제1유체통로(13)를 통하여 유동하며, 제2유체통로(14)로 이동하게 되며, 제5유체통로(17)에 마련된 오리피스(6)와 솔레노이드 밸브(5)를 제4유체통로(16)로 이동하게 되며, 다시 제3유체통로(15)르 통하여 실린더(7)내부로 복귀하는 것이다.Referring to the operating principle of the present invention according to the embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention of Figure 1a, when the piston of the fluid damper moves to the left, the fluid or oil filled therein is It flows through the first fluid passage 13, moves to the second fluid passage 14, and the orifice 6 and the solenoid valve 5 provided in the fifth fluid passage 17 are connected to the fourth fluid passage 16. ), And return to the inside of the cylinder (7) through the third fluid passage (15) again.
이때에 제4유체통로(16)와 제2유체통로(14)의 양측에는 체크밸브(1)에 의하여 유체이동으로 인한 유체압이 다른 유채통로로 이동하게 되는 것을 방지하는 것이다. At this time, on both sides of the fourth fluid passage 16 and the second fluid passage 14, the check valve 1 prevents the fluid pressure caused by the fluid movement from moving to other rapeseed passages.
도 1b는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 다른 실시예를 나타낸 개략도로서, 유체댐퍼의 다른 이동에 유체흐름을 나타낸 다른 실시예를 나타낸 것이다. Figure 1b is a schematic diagram showing another embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention, showing another embodiment showing the fluid flow to the different movement of the fluid damper.
도 3은 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 제어방법으로서, 이를 설명하면, 구조물 진동으로부터 진동신호를 검출하는 신호검출기와, 상기 신호검출기로부터 직경이 다른 다수개의 오리피스로 필요한 감쇠력크기를 변경하도록 마련된 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 외부 전기신호로 이루어진 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 제어방법이다.3 is a control method of a semi-active orifice fluid damper according to the present invention, which describes a signal detector for detecting a vibration signal from structure vibration, and a plurality of orifices having a different diameter from the signal detector to change a necessary damping force size. A method of controlling a semi-active orifice fluid damper provided with a solenoid valve and an external electric signal connected to the solenoid valve.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 반능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로는 실린더 양단의 압력차에 의한 유체(오일)의 흐름을 한쪽 방향으로 유지하기 위한 체크밸브(Check valve), 유압회로의 내압이 임의 설정치에 도달하면 밸브가 열려 오일을 바이패스(By-pass)시켜 회로압력을 일정하게 유지하여 보다 넓은 속도범위에서 사용가능하게 하는 릴리프 밸브(Relief valve), 실린더 내의 최대압력을 설계치 이하로 유지하기 위한 안전밸브(Safety valve)와 실린더 피스톤 운동이나 온도변화에 따른 유체체적의 변동을 보상하기 위한 축압기(Accumulator)등으로 구성되어 있다. 또한 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)는 입력된 전압크기에 따라 일예로서, 오일흐름을 1㎜ 오리피스 또는 2㎜ 오리피스로 바꾸어 주는 역할을 한다.As shown in Figure 1a and 1b, the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper is a check valve for maintaining the flow of fluid (oil) due to the pressure difference between the two ends of the cylinder, of the hydraulic circuit When the internal pressure reaches a certain set value, the valve opens to bypass the oil and keep the circuit pressure constant so that the valve can be used in a wider speed range. It consists of a safety valve to maintain the pressure and an accumulator to compensate for fluctuations in the fluid volume caused by cylinder piston movement or temperature change. In addition, the solenoid valve (Solenoid valve) serves to change the oil flow to 1 mm orifice or 2 mm orifice as an example according to the input voltage size.
본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼에서, 유체댐퍼 내부에는 유체(오일)로 가득 채워져 있으며, 중앙에 피스톤이 위치한다. 피스톤은 건축 및 토목 구조물 등 대상구조물에 연결되며, 피스톤과 실린더의 상대 운동에 의해 감쇠력이 발생한다. 피스톤 중앙에는 헤드가 있으며, 헤드와 실린더 내벽사이에는 상대운동에 의한 마찰을 최대한 줄이기 위해 저마찰 재료를 사용하였다. In the semi-active orifice fluid damper according to the invention, the fluid damper is filled with fluid (oil) and the piston is located at the center. Piston is connected to the target structure, such as construction and civil engineering structures, damping force is generated by the relative movement of the piston and the cylinder. There is a head in the center of the piston, and a low friction material is used between the head and the inner wall of the cylinder to minimize the friction caused by relative movement.
일반적으로 오리피스는 피스톤의 헤드부분에 설치되는데 반해, 본 발명에서는 오리피스를 실린더 외부의 모듈에 설치하여, 손쉽게 원하는 특성을 가지는 오리피스로 교환이 가능하도록 하였다.In general, the orifice is installed in the head portion of the piston, in the present invention, the orifice is installed in the module outside the cylinder, so that it can be easily replaced with an orifice having the desired characteristics.
도 3은 본 발명의 반능동형 오리피스 유체댐퍼의 제어방법을 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진동의 제어가 요구되는 구조물(예를 들어, 건축 또는 토목 구조물)에 진동신호를 검출하는 신호 검출부(예를 들어, 변위계나 가속도계)를 설치한다. 상기 신호 검출부로부터의 진동신호를 분석하여 감쇠기에 투입되는 전압의 양을 결정하는 제어부를 설치한다. 3 illustrates a method of controlling a semi-active orifice fluid damper of the present invention. As shown in FIG. 3, a signal detection unit (for example, a displacement meter or an accelerometer) for detecting a vibration signal is provided in a structure (for example, a building or a civil engineering structure) where vibration control is required. A control unit for analyzing the vibration signal from the signal detection unit to determine the amount of voltage applied to the attenuator.
감쇠기는 구조물의 진동과 투입되는 전압의 양에 의해 힘이 발생되어 구조물의 진동을 억제하도록 구조물에 힘을 전달한다. 제어부에서 입력신호가 주어지면 본 발명의 유체댐퍼의 솔레노이드 밸브에 신호가 흐르고, 이 신호에 의해서 밸브가 열고 닫힌다. 이에 따라 유체흐름의 방향이 결정되어, 오일이 어떤 오리피스로 통과할지가 결정된다. 따라서 제어부의 실시간 신호에 의해 유체댐퍼의 특성(감쇠력)을 실시간적으로 변경할 수 있게 된다.The attenuator transmits force to the structure to suppress the vibration of the structure by generating a force by the vibration of the structure and the amount of voltage applied. When an input signal is given from the controller, a signal flows through the solenoid valve of the fluid damper of the present invention, and the valve opens and closes by this signal. This determines the direction of the fluid flow, which determines which orifice the oil will pass through. Therefore, the characteristics (damping force) of the fluid damper can be changed in real time by the real time signal of the controller.
본 발명은 구조가 간단하고 유지 및 보수비용이 적은 반면 하중에 대한 적응성이 우수하고, 건축 및 토목 구조물등의 진동을 효과적으로 제어할 수 있는 반능동형 오리피스 유체댐퍼를 제공한다. The present invention provides a semi-active orifice fluid damper that is simple in structure, low in maintenance and repair cost, and has excellent adaptability to loads and which can effectively control vibration of construction and civil engineering structures.
도 1a는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 실시예를 나타낸 개략도,Figure 1a is a schematic diagram showing an embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention,
도 1b는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 유압회로의 작동의 다른 실시예를 나타낸 개략도,Figure 1b is a schematic diagram showing another embodiment of the operation of the hydraulic circuit of the semi-active orifice fluid damper according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 외관도.2 is an external view of a semi-active orifice fluid damper in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 반 능동형 오리피스 유체댐퍼의 제어방법.3 is a control method of a semi-active orifice fluid damper according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 체크밸브 2: 릴리프 밸브1: check valve 2: relief valve
3: 안전밸브 4: 축압기3: safety valve 4: accumulator
5: 솔레노이드 밸브 6: 오리피스5: solenoid valve 6: orifice
7: 실린더 8: 피스톤7: cylinder 8: piston
9: 유체(오일) 10: 피스톤 헤드9: fluid (oil) 10: piston head
11: 저마찰 패드 12: 유체댐퍼11: low friction pad 12: fluid damper
13: 제1유체통로 14: 제2유체통로13: First fluid passage 14: Second fluid passage
15: 제3유체통로 16: 제4유체통로15: Third fluid passage 16: Fourth fluid passage
17: 제5유체통로17: Fifth fluid passage
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2004
- 2004-05-29 KR KR1020040038670A patent/KR100567923B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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|---|---|
| KR100567923B1 (en) | 2006-04-05 |
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