KR20090027400A - 이물질 유입방지 기능을 구비한 충격흡수장치 - Google Patents

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KR20090027400A
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곽임종
조근희
조해진
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한국건설기술연구원
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    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means

Abstract

본 발명은 교량의 상판과 교각 간에 연결되도록 설치되어 상판으로부터 전달되는 큰 충격이나 진동 에너지를 흡수 및 완화하여 주는 완충장치로서, 특히 피스톤 로드의 표면에 쌓이거나 달라붙은 이물질이 피스톤 로드의 이동과 함께 실린더 내부로 유입되면서 실링 파괴가 발생 되는 것을 방지하여 유체의 누수 발생을 막고, 또한 상기 피스톤 로드의 표면 윤활에 도움을 주어 표면 부식이 방지되도록 함으로써, 흡수 및 완화기능에 대한 원활한 동작은 물론, 사용수명이 연장될 수 있도록 새로운 타입으로 구성된 이물질 방지 기능을 구비한 완충장치가 제공된다.
Figure P1020070092592
교량, 진동, 흡수, 실링, 로드, 누수, 실린더, 피스톤, 윤활, 부식

Description

이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치{damping device with function of preventing to inflow foreign}
본 발명은 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피스톤 로드가 실린더의 내부로 삽입될 때, 피스톤 로드에 쌓이거나 달라붙은 각종 이물질이 실린더의 내부로 유입되지 않도록 차단하여 실링재의 손상으로 인한 실링 파괴를 방지하고, 아울러 상기 피스톤 로드의 표면 윤활에 도움을 주어 표면 부식이 방지 되도록 한 것이다.
도 1에서 보듯이 일반적으로 교량(10)은, 교각(12) 위에 상판(14)이 수평으로 올려진 구조를 가진다. 이러한 상판(14)에서는 차량의 통행으로 인하여 큰 충격과 진동이 빈번하게 발생 된다. 또한 교량(10)에서의 상판(14)은 교각(12)에 비해 계절변화에 따른 영향을 많이 받으므로 수축과 팽창을 포함하는 변위량이 크게 형성된다.
따라서, 상기 상판(14)에서 발생하는 충격 및 진동이나, 또는 수축과 팽창을 포함하는 상판의 변위가 교각(12)에 미치지 않도록 큰 충격이나 진동 에너지를 흡 수 및 완충해 줄 수 있어야 한다. 이를 위하여 다음 단락에서 구체적으로 설명되는 완충장치(16)가 교량(10)의 교각(12)과 상판(14) 간에 연결되도록 설치됨으로써, 교각(12)에 미치는 영향을 최소화시키고 있다.
도 2a에는 종래의 일반적인 완충장치(16)를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 2b는 도 2a에 도시된 "A"를 확대시킨 확대도 이다.
도면에 도시된 것처럼, 완충장치(16)는 유체(流體)(18)를 수용하는 실린더(20)와, 상기 실린더(20)의 내부를 따라 왕복 운동하게 되는 피스톤(22)과, 상기 피스톤(22)과 연동하도록 연결되는 피스톤 로드(24)와, 상기 실린더(20)의 측면에 구비되어 피스톤 로드(24)의 관통으로 인한 유체(18) 누수를 방지하는 실링재(26)로 구성된다.
도면에서 부재번호 28은 상기 피스톤 로드(24)를 교각(12)에 연결하기 위한 연결체(28) 이고, 부재번호 30은 상기 실린더(20)와 연결체(28)의 사이를 밀폐하여 피스톤 로드(24)가 보호될 수 있도록 하기 위한 플렉시블 커버(30)이며, 부재번호 32는 액상 윤활제를 피스톤 로드(24)의 표면에 공급하기 위한 윤활제 공급수단(32)이다.
따라서, 수평방향으로 미치는 상판(14)의 충격 및 진동이나, 또는 수축 및 팽창을 포함하는 변위가 완충장치(16)로 전달되면, 피스톤 로드(24)와 연동하도록 연결된 피스톤(22)이 실린더(20)의 내부를 따라 왕복하게 되면서 유체(18)를 일 측 방향으로 압박하게 되고, 압박받는 유체(18)가 도시되지 않는 피스톤(22)의 통공을 통해 반대편으로 이동하게 되는 동안 흡수 및 완충기능이 발휘된다.
도 3a에는 종래의 일반적인 다른 완충장치(16)를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 3b는 도 3a에 도시된 "A"를 확대시킨 확대도 이다.
앞서 설명된 도 2a 및 도 2b에서는 실린더(20)의 측면에 유체(18) 누수를 방지하는 실링재(26)가 구비된 것이며, 도 3a 및 도 3b에서는 상기 실링재(26)와 고형 윤활제(34)가 함께 구비되는 구조로 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 실린더(20)와 피스톤 로드(34)의 구성은 앞서 설명한 도 2a 및 도 2b와 동일하므로, 동일한 부재를 사용하고 기타설명은 생략한다.
그런데, 위와 같은 구조를 가지고 구성되는 상기 완충장치(16)는 통상 노출된 상태로 설치되는 것이 일반적이므로 이러한 설치 상태로 시간이 흐르다 보면 취약 부분인 플렉시블 커버(30)가 외부 요인에 의해 파손 혹은 손상이 발생하게 되고, 그에 따라 각종 이물질(36)이 유입되어 피스톤 로드(24)의 표면에 쌓이거나 달라붙게 된다.
위와 같이 상태에서 상기 피스톤 로드(24)가 실린더(20)의 내부로 전진 이동을 하게 되면, 상기 피스톤 로드(24)의 표면에 쌓이거나 달라붙은 이물질(36)이 도 2a ~ 도 3b에 도시된 바와 같이 피스톤 로드(24)와 함께 실린더(20)의 내부로 유입되게 된다. 이때, 상기 이물질(36)이 실링재(26) 및 고형 윤활제(34)의 내부를 지나가면서 그 내면을 긁어 손상을 주게 된다.
위와 같은 긁힘과 손상이 반복될 경우, 실링재(26)가 찢어지거나 틈새가 형성되어 실린더(20)로부터 유체(18)의 누수가 발생하게 되고, 아울러 윤활제(34)의 손상으로 인해 피스톤 로드(24)의 원활한 동작은 물론, 피스톤 로드(24)의 표면 부 식을 방지하기가 어렵게 된다.
특히, 유체(18)의 누유가 발생 되면, 흡수 및 완충기능이 급격히 저하되고, 그에 따라 충격 및 진동이나, 또는 수축 및 팽창을 포함하는 변위가 교각(12)에 그대로 전달되어 교량(10)의 안전상에 치명적인 영향을 주게 된다.
또한, 상기 실린더(20)의 내부에 이물질(36)이 쌓인 상태에서 피스톤(22)이 왕복 이동을 하게 되면, 피스톤(22)과 실린더(20)의 사이에 이물질(36)이 끼이게 되어 원활한 왕복 동작을 수행할 수 없게 되고, 그로 인해 흡수 및 완충능력은 저하되게 된다.
아울러, 상기 실린더(20)의 내부에 쌓인 이물질(36)을 제거하기 위해서는 완충장치(16)를 완전 분해하여야 하고, 이물질(36)의 제거가 완료되면 재조립과 재설치에 따른 후속작업이 재차 수행되어야 하므로, 이물질(36)의 제거작업이 용이하지 못함은 물론, 유지관리상에 어려움이 있다. 이를 해소하기 위하여 완충장치(16)를 새것으로 교체할 경우에는 비용부담이 발생하게 된다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 피스톤 로드와 함께 실린더의 내부로 딸려 들어가는 각종 이물질을 사전에 차단하여 실링 파괴로 인한 유체의 누수현상을 방지하고, 아울러 상기 피스톤 로드의 표면 윤활에 도움을 주어 표면 부식이 방지되도록 함으로써, 흡수 및 완충기능에 대한 원활한 동작과 사용수명이 연장될 수 있도록 한 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 실린더의 내부를 따라 왕복 운동을 하게 되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드를 감싸는 상태로 실린더의 측면에 결합 되는 실링재; 표면을 감싸는 상태로 피스톤 로드에 결합 되어 상기 실린더의 외측면에 고정되어 있고, 상기 피스톤 로드의 표면에 쌓인 이물질이 피스톤 로드와 함께 실린더의 방향으로 딸려오게 되면, 차단부재가 이물질을 저지하여 유입을 차단함으로써, 상기 실링재의 손상이 방지되도록 하는 차단부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 차단부재는, 피스톤 로드의 표면을 감싸는 하나 이상의 밴드부와, 상기 밴드부가 피스톤 로드의 표면을 감싸게 되었을 때, 연결 부가 밴드부의 양단에 구비되어 연결부가 서로 고정되는 구조를 가지는 것이 바람직할 것이다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 피스톤 로드의 표면을 감싸는 차단부재의 내면에 윤활유를 수용하기 위한 홈이 하나 이상 형성되어 피스톤 로드의 원활한 동작을 유도하면서 표면 부식을 방지하는 구조가 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피스톤 로드가 통과하는 실린더의 외측면에 차단부재가 설치되는 구조이므로, 피스톤 로드의 표면에 쌓이는 이물질이 실린더의 내부로 유입되는 것을 사전에 차단함으로써, 실링 파괴를 방지하게 된다.
또한, 상기 차단부재에 구비되는 윤활유가 피스톤 로드의 표면 윤활에 도움을 주어 표면 부식을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
위의 효과에 의하여 실린더로부터 유체의 누수 방지 및 이물질이 실린더의 내부에 쌓이지 않게 되므로, 흡수 및 완충기능에 따른 원활한 피스톤 동작은 물론, 완충장치의 사용수명을 연장할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
아래에서, 본 발명에 따른 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치(40)를 도시한 것으로, 피스톤 로드(24)의 표면에 쌓이거나 달라붙은 이물질(36)을 차단부재(42)가 저지하는 상태를 나타낸 단면도가 도시되어 있고, 도 5a 및 도 5b에는 도 4에 도시된 본 발명의 차단부재(42)를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 완충장치(40)의 피스톤 로드(24)에는 차단부재(42)가 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸는 상태로 결합 되고, 그와 대면하는 실린더(20)의 외측면에 밀착되어 체결수단(44)인 볼트를 통해 고정되어 있다.
그 외 본 발명의 완충장치(40)를 구성하는 실린더(20)와, 상기 실린더(20)의 내부를 왕복 운동하게 되는 피스톤(22)과, 상기 피스톤(22)과 연결되는 피스톤 로드(24)와, 상기 실린더(20)의 측면에 구비되어 유체(18)의 누수를 방지하는 실링재(26)는 종래기술로 설명된 완충장치(16)와 동일하게 구성되므로, 동일한 부재번호를 사용하고 기타설명은 생략한다.
도 5a 및 도 5b에는 상기 차단부재(42)가 보다 구체적으로 도시되어 있다.
도면에서 보듯이 차단부재(42)는, 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸도록 형성되는 밴드부(46)와, 볼트와 너트로 이루어진 체결수단(48)의 체결에 의하여 밴드부(46)의 양단이 연결되도록 하면서 피스톤 로드(24)로부터 쉽게 풀어지지 않고 견고하게 조임 고정될 수 있도록 밴드부(46)의 양단에 구비되는 연결부(50)로 이루어 있다.
또한, 상기 밴드부(46)의 내면에는 서로 간격을 가지고 배치되는 다수개의 홈(52)이 형성되어 있으며, 이 홈(52)의 내부에는 윤활유(54)가 수용되어 피스톤 로드(24)의 원활한 동작 유도와 표면 부식을 방지하게 된다.
또한, 상기 밴드부(46)에는 앞서 언급되었듯이 체결수단(44)인 볼트가 일 측면에서 타 측면을 관통하여 실린더(20)의 체결공(56)에 체결될 수 있도록 하나 이상의 삽입공(58)이 형성되며, 이러한 체결 구조에 의하여 상기 피스톤 로드(24)가 실린더(20)로부터 후진을 하게 되더라도 차단부재(42)는 피스톤 로드(24)와 함께 후진 이동을 하지 않게 된다. (도 4 참조)
도면에 도시된 실시 예에서는, 하나로 이루어진 밴드부(46)가 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸고 있으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며 상기 실린더 로드(24)의 표면을 분획하고 그 해당 면을 각각 독립적으로 감싸도록 밴드부(46)가 구획 별로 제작될 수 있다.
또한, 상기 밴드부(46)의 양단이 만나는 연결부(50)에 체결수단(48)이 체결되는 클램프 타입으로 설명하였으나, 상기 밴드부(46)의 연결구조가 반드시 클램프 타입으로 한정되지 아니하며, 서로 연결되는 상태로 고정될 수 있다면 클램프 타입이 아닐지라도 무방할 것이다.
도면에 도시된 실시 예에서는, 상기 차단부재(42)가 체결수단(44)을 이용하여 실린더(20)에 고정될 수 있도록 삽입공(58)이 밴드부(46)에 형성되는 구조로 설명하였으나, 차단부재(42)와 실린더(20)의 고정구조가 반드시 이에 한정되지 아니하며, 도 6에 도시된 바와 같이 밴드부(46)의 외면에 러그(60)를 구비시켜 체결되는 구조도 본 발명에 포함될 것이다.
나아가, 도 6에 도시된 실시 예도 하나의 예시에 불과하므로 이에 한정되지 아니하며, 차단부재(42)가 실린더(20)에 고정될 수 있다면 체결구조가 아닌 그 어떤 고정구조도 무방하다.
따라서, 위와 같이 구성된 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치(40)에 충격 및 진동이나, 또는 수축과 팽창을 포함하는 변위가 전달되면, 종래와 같이 서로 연동하는 피스톤(22)과 피스톤 로드(24)가 실린더(20)의 내부를 따라 왕복 이동을 하게 되면서 흡수 및 완충기능을 발휘하게 된다.
위의 기능을 발휘하게 위하여 상기 피스톤 로드(24)가 실린더(20)의 내부로 전진 이동시, 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤 로드(24)의 표면에 쌓이거나 달라붙은 각종 이물질(36)이 피스톤 로드(24)의 이동과 함께 실린더(20)의 방향으로 이동하게 되지만 실린더(20)의 외측면에 고정되어 있는 차단부재(42)의 밴드부(46)에 의해 저지되어 실린더(20)의 내부로 유입되지 않게 된다.
위와 같이, 상기 피스톤 로드(24)와 함께 딸려 들어가는 이물질(36)이 차단부재(42)에 의해 저지되어 차단되면, 이물질(36)의 유입으로 인하여 발생하게 되는 실링재(26)의 긁힘과 손상이 방지되고, 그에 따라 유체(18)의 누수현상도 방지된다.
아울러, 상기 차단부재(42)에 의해 저지된 이물질(36)은 완충장치(40)의 외부에 노출되는 상태로 쌓이게 되므로, 필요에 따라서는 작업자가 수작업이나 혹은 진공차량을 이용하여 이물질을 쉽게 제거할 수도 있게 된다.
또한, 상기 차단부재(42)를 구성하는 밴드부(46)가 이물질의 유입을 저지하는 구조로 설치되게 되면, 실린더(20)의 내부로 유입되는 이물질(36)로 인하여 피 스톤(22)의 이동에 지장을 주지 않음은 물론, 밴드부(46)에 구비된 윤활유(54)가 피스톤 로드(24)의 표면 윤활에 도움을 제공하여 원활한 동작과 함께 흡수 및 완충기능이 제대로 발휘될 수 있게 된다.
한편, 도면에 도시된 차단부재(42)의 설치 개수는 본 발명을 쉽게 설명하기 위한 하나의 예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 차단부재(42)를 도시된 개수 이상 여러 개 겹쳐서 서로 분리되지 않도록 고정 설치하게 되면, 이물질(36)의 차단 성능을 더 높일 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 기재된 설명과 도면에 구성은, 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐, 이것이 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것을 의미하는 것이 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형구조의 예가 더 있을 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 완충장치(40)는 교량(10)에 적용되어 흡수 및 완충기능을 발휘하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 완충장치(40)는 그 사용 용도가 이에 한정되지 아니하며, 흡수 및 완충기능을 발휘하는 실린더, 댐퍼, 버퍼, 충격전달장치(Shock Transmission Unit) 등에 모두 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
도 1은 일반적인 교량에 완충장치가 설치된 개략적인 정면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 완충장치를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 "A"를 확대시킨 확대도 이다.
도 3a는 도 1에 도시된 완충장치의 다른 예를 나타낸 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 "B"를 확대시킨 확대도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치로서, 피스톤 로드의 표면에 쌓이거나 달라붙은 이물질이 차단부재에 의하여 저지된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 차단부재를 도시한 것으로, 도 5a는 외관 사시도, 도 5b는 횡단면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차단부재의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 교량 12 : 교각
14 : 상판 16,40 : 완충장치
18 : 유체 20 : 실린더
22 : 피스톤 24 : 피스톤 로드
26 : 실링재 28 : 연결체
30 : 플렉시블 커버 32 : 윤활제 공급수단
34 : 고형 윤활제 36 : 이물질
42 : 차단부재 44,48 : 체결수단
46 : 밴드부 50 : 연결부
52 : 홈 54 : 윤활유
56 : 체결공 58 : 삽입공
60 : 러그

Claims (3)

  1. 실린더(20)의 내부를 따라 왕복 운동을 하게 되는 피스톤 로드(24);
    상기 피스톤 로드(24)를 감싸는 상태로 실린더(20)의 측면에 결합되는 실링재(26); 및
    표면을 감싸는 상태로 상기 피스톤 로드(24)에 결합 되어 상기 실린더(20)의 외측면에 부착 고정되어 있고, 상기 피스톤 로드(24)의 표면에 쌓인 이물질(36)이 피스톤 로드(24)와 함께 실린더(20)의 방향으로 딸려오게 되면 이물질(36)을 저지하여 유입을 차단함으로써, 상기 실링재(26)의 손상이 방지되도록 하는 차단부재(42)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단부재(42)는, 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸는 하나 이상의 밴드부(46)와, 상기 밴드부(46)가 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸게 되었을 때, 연결부(50)가 밴드부(46)의 양단에 구비되어 연결부(50)가 서로 고정되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치.
  3. 제1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(24)의 표면을 감싸는 차단부재(42)의 내면에 윤활유(54)를 수용하기 위한 홈(52)이 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 기능을 구비한 완충장치.
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