KR20110004252U

KR20110004252U - 경량구조의 변위제한형 방진스프링마운트

Info

Publication number: KR20110004252U
Application number: KR2020090013816U
Authority: KR
Inventors: 윤은중
Original assignee: (주)엔에스브이
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-29

Abstract

본 고안은 진동제어기술에 속하는 기술로서, 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나, 기계가 설치된 곳의 주변 진동이 기계로 전달되는 것을 차단하는 진동 방지장치, 즉 방진장치에 관한 것이다.

본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트는 기계에 부착되는 상부구조체(1), 바닥에 고정되는 하부구조체(2), 그리고 상부구조체와 하부구조체 사이에 설치되는 스프링장치(3)로 구성된다. 본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트는 큰 부피와 중량을 차지하는 상부구조체(1)의 상판(11)과 하부구조체(2)의 바닥판(21)을 프레스가공으로 가장자리를 접고 힘살을 형성함으로써, 얇은 두께의 철판으로 아주 높은 강성을 얻을 수 있어서 제품을 경량화할 수 있다.

또한 본 고안의 변위제한형 방진스프링마운트는 모든 요철 부위를 프레스가공으로 몸체에 직접 형성하므로, 용접부위를 최소화하여 생산성이 아주 높고, 이에따라 저렴한 원가로 제작할 수 있다.

진동, 방진장치, 스프링마운트, 경량구조, 변위제한, 프레스, 용접.

Description

경량구조의 변위제한형 방진스프링마운트{Displacement Limit Type Vibration Isolation Spring Mount of Light Structure}

모터, 팬, 펌프 등의 회전 기계들과 내연기관 등의 왕복 기계는 가동중에 필연적으로 진동을 유발하는데, 이들 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달될 경우 사람에게 불안감, 불쾌감 등을 유발하여 생활에 피해를 줄뿐만 아니라, 그 기계가 설치된 건물 구조체를 손상시킬 수 있고, 부근에 설치된 정밀 설비 및 제어 시스템에 오작동을 유발하거나, 진동에 민감한 정밀 측정장비, 광학장비, 정밀가공장비들의 정밀도를 저하시키고, 이들 기계의 고장 원인이 될 수도 있다. 또한 진동이 건물 구조체에 전달될 경우 구조전달음(Structure Borne Noise)을 유발하여 소음 공해를 일으킬 수 있다.

기계의 방진은 방진대상물인 기계를 고무 패드, 고무 마운트, 금속스프링, 에어스프링 등의 탄성체로 지지하여, 기계가 작동할 때 발생하는 진동 가진력이 구조체로 전달되는 것을 차단하거나, 또는 그 역으로 주변 진동이 보호대상의 기계로 전달되는 것을 차단하는 방법이다. 방진마운트는 탄성체의 상부와 하부에 방진대상물과 건물의 바닥 등에 부착되는 고정장치를 구비하여 방진대상물을 탄성지지할 수 있게 하는 장치이다.

방진마운트에 사용되는 탄성체의 재료로 모든 탄성 재료가 사용될 수 있는데, 그 중 금속코일스프링은 정적변형을 크게 할 수 있어서 방진효율은 높고, 온도 변화 등 주변환경의 변화에도 탄성이 일정하게 유지되므로 방진효과가 일정하게 유지되고, 넓은 하중범위에서 스프링상수가 선형성을 유지하므로 방진효과의 예측이 가능하여 많이 사용되고 있다. 이와 같이 탄성체로 금속코일스프링을 사용한 방진마운트를 방진스프링마운트라고 한다.

냉각탑과 같이 운전 중의 중량과 가동 중단시의 중량이 크게 차이가 나는 기계를 방진스프링마운트로 방진을 한 경우, 가동중에는 기계의 중량이 무거우므로 스프링이 큰 정적변형을 일으켜 많이 눌려 있다가 가동이 중단되면 장비의 중량이 가벼워지므로 눌려 있던 스프링이 복원되면서 기계를 위로 떠밀어 올리게 된다. 이때 기계에 연결되어 있는 배관들이 휘거나 손상되는 경우가 있다.

상기와 같이 가동시와 중단시에 중량의 차이가 많이 나는 기계를 방진하고자 할 때는 기계를 보호하기 위하여 스프링의 변위를 일정 범위 내로 제한할 수 있는 변위제한형 방진스프링마운트가 사용된다.

통상적인 변위제한형 방진스프링마운트는 도 1에 도시한 바와 같은데, 기계 에 부착되는 상부구조체, 바닥에 고정되는 하부구조체, 상부구조체와 하부구조체 사이에 설치되는 스프링, 스프링의 변형을 제한하는 제한볼트와 제한너트, 그리고 스프링의 압축정도를 조절하는 조절볼트와 조절너트로 구성된다.

상부구조체는 ㄷ-형강을 절단하여 제작한 가로대의 중간 부위에 일정 두께의 상부판을 용접으로 부착하여 제작한다. 상부판에는 장비에 고정하기 위한 고정구멍이 형성되고, 가로대의 하면에는 조절볼트가 용접으로 부착된다.

그리고 하부구조체는 바닥판의 양측에 ㄷ-형강 또는 ㄱ-형강을 절단하여 제작한 기둥을 수직으로 부착하고, 바닥면에는 고무판을 부착하여 제작한다. 기둥의 상부에는 막음판이 부착되고, 이 막음판에 제한볼트가 용접으로 부착된다. 바닥판의 양측단에는 바닥에 고정하기 위한 고정구멍 또는 고정슬릿이 형성되어 있다.

스프링으로는 압축코일스프링을 사용하고, 스프링의 상하단에는 스프링캡을 부착한다. 상부 스프링캡의 중심부에는 구멍이 형성되어 조절볼트가 관통하고, 상부 스프링캡의 상면에는 조절너트가 접하게 된다.

상기와 같이 구성된 변위제한형 방진스프링마운트는 조절너트를 돌려서 스프링이 정격 하중을 받았을 때 일어나는 변위만큼 압축된 상태에서 기계의 하부에 필요한 개수로 설치된다. 방진스프링마운트를 설치한 후 제한너트를 충분히 풀어준 상태에서 각 방진스프링마운트의 조절너트를 돌려서 기계가 수평을 이루도록 조절하고, 조절이 끝나면 제한너트를 상부구조체의 가로대 면과 일정 간격을 유지하도록 조절한다.

상기와 같이 변위제한형 방진스프링마운트가 설치된 기계가 가동을 중단하고 작동유체(물)가 제거되어 무게가 가벼워지면 스프링이 기계를 밀어 올리되, 상부구조체의 가로대 면이 제한너트와 닿으면 더 이상 밀려 올라가지 않고, 기계에 부착된 배관 등을 손상시키지 않는다.

상기와 같은 목적의 변위제한형 방진스프링마운트는 냉각탑과 같이 가동을 할 때와 가동을 하지 않을 때 중량차이가 크게 나는 기계의 방진에 유용하게 사용된다. 그러나 종래의 변위제한형 방진스프링마운트는 상기한 바와 같이 스프링이 압축되어 조립된 상태에서 설치되므로, 바닥판이 휘지 않도록 두꺼운 철판을 사용하여야 하고, 모든 부재들을 ㄷ-형강과 같은 구조용 강재를 용접으로 접합하여 제작된다. 따라서 재료가 많이 소요되어 부피가 크면서 무겁고, 용접작업을 할 때 에너지가 많이 소모되고, 용접부에 결함이 발생하거나 부식이 잘 일어나고, 제작에 많은 공임이 소요되어 생산성이 낮은 등 여러 가지 문제점이 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 변위제한형 방진스프링마운트는 재료가 많이 소요되어 부피가 크면서 무겁고, 용접작업을 할 때 에너지가 많이 소모되고, 용접부에 결함이 발생하거나 부식이 잘 일어나고, 제작에 많은 공임이 소요되어 생산성이 낮아 제작비용이 많이 드는 등 여러 가지 문제점이 있다.

따라서 부피가 작고 가벼워 취급이 용이하고, 제작이 용이하여 저렴하게 제작할 수 있는 변위제한형 방진스프링마운트가 필요하다.

본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트는 기계에 부착되는 상부구조체(1), 바닥에 고정되는 하부구조체(2), 그리고 상부구조체와 하부구조체 사이에 설치되는 스프링장치(3)로 구성된다.

상부구조체(1)는 상판(11)의 하면 양측에 스프링의 변형을 제한하는 제한볼트(12)를 부착하고, 중심부에는 스프링의 압축정도를 조절하는 조절볼트(13)를 부착하여 제작한다. 하부구조체(2)는 바닥판(21)의 양측에 기둥(22)을 수직으로 용접부착하여 제작한다. 스프링장치(3)는 상부구조체(1)와 하부구조체(2) 사이에 설치되는데, 금속코일스프링(31)의 상단에는 상부캡(32)를, 그리고 하단에는 하부캡(33)을 끼워 구성한다.

상부구조체(1)의 상판(11)과 하부구조체(2)의 바닥판(21)을 일정 두께의 강 판을 프레스가공으로 제작하면 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접히게 하고 판의 면에 힘살을 형성할 수 있다.

본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트는 큰 부피와 중량을 차지하는 상부구조체(1)의 상판(11)과 하부구조체(2)의 바닥판(21)을 프레스 가공으로 가장자리를 접고 힘살을 형성하여 제작되므로, 얇은 두께의 철판으로 아주 높은 강성을 얻을 수 있어서 제품을 경량화할 수 있다.

그리고 기둥의 스프링과 근접하는 부위를 오목하게 형성하여, 아주 가깝게 배치하더라도 서로 간섭을 일으키지 않게 하였으므로, 제품을 소형으로 제작할 수 있다.

본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트는 도 2에 도시한 바와 같이, 기계에 부착되는 상부구조체(1), 바닥에 고정되는 하부구조체(2), 그리고 상부구조체와 하부구조체 사이에 설치되는 스프링장치(3)로 구성된다.

상부구조체(1)는 도 3에 도시한 바와 같은데, 상판(11)의 하면 양측에는 스 프링의 변형을 제한하는 제한볼트(12)를 부착하고, 중심부에는 스프링의 압축정도를 조절하는 조절볼트(13)를 부착하여 제작한다.

상판(11)은 일정 두께의 강판을 프레스가공으로 제작하는데, 전체적으로 장방형이며, 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접히게 한다. 그리고 조절볼트가 부착된 곳의 안쪽에는 방진대상인 기계에 부착할 수 있는 부착구멍(14)이 형성되는데, 부착구멍은 길이가 긴 구멍인 슬로트홀 형상으로 하는 것이 기계에 부착하기 용이하다. 그리고 상판(11)의 평평한 면에는 다수 개의 힘살(15)을 형성하면 판의 강성이 증가한다. 힘살(15)은 일정 깊이의 오목한 자국으로서, 힘살이 형성된 금속판은 없는 경우에 비하여 굽힘강성이 현저히 높다.

제한볼트(12)로는 통상의 볼트를 사용하고, 그 머리를 상판(11)에 용접으로 부착하고, 나사부에는 제한너트(16)가 끼워진다. 그리고 조절볼트(13)도 통상의 볼트를 사용하고, 그 머리를 상판(11)에 용접으로 부착하고, 나사부에는 조절너트(17)가 끼워진다.

하부구조체(2)는 도 4에 도시한 바와 같은데, 바닥판(21)의 양측에 기둥(22)을 수직으로 용접부착하여 제작한다.

바닥판(21)은 일정 두께의 철판을 프레스가공으로 제작하는데, 전체적으로 장방형이며, 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접히게 한다. 그리고 바닥판(21)의 중심부에는 스프링장치(3)가 고정되는 스프링고정구멍(23)이 형성되고, 양 측면에는 고정홈(24)이 형성된다. 그리고 바닥판(21)의 평판 부분에는 강성을 증가시키기 위하여 힘살(25)을 구비할 수 있다. 스프링고정구멍(23)의 가장자리와 고정홈(24)의 가장자리도 바닥판의 가장자리와 마찬가지로 일정한 높이로 아래쪽으로 접히게 한다.

바닥판(21)의 하단 오목한 부위에는 오목부와 같은 크기로 고무판(26)을 부착하여 고주파 진동을 차단하고 건물의 바닥면과 접촉을 좋게 하는 것이 좋다. 고무판의 두께는 바닥판(21)의 아래로 일정 높이(5 내지 10mm가 적당하다.)만큼 돌출되게 하는 것이 좋다. 고무판(26)은 평면판으로 할 수도 있으나, 표면에 다수 개의 돌기가 형성된 요철판으로 하면 고주파 진동의 차단에 유리하다.

기둥(22)은 일정 두께의 철판을 프레스가공을 하여, 단면의 중심부가 오목하게 들어간 ㄷ-자 형상이다. 이와 같이 기둥에 오목한 부위를 형성하면 기둥을 스프링장치(3)와 더욱 가깝게 설치할 수 있어서 크기를 작게 할 수 있다. 기둥(22)의 상단에는 제한볼트(12)가 삽입되는 제한볼트구멍(28)이 뚫린 고정판(27)이 용접으로 부착된다. 제한볼트구멍(28)에는 고무로 제작된 고무부싱(29)을 끼워, 제한볼트(12)가 제한볼트구멍(28)에 직접 닿는 것을 방지하는 것이 좋다.

스프링장치(3)는 금속코일스프링(31)의 상단에는 상부캡(32)를, 그리고 하단에는 하부캡(33)을 끼워 구성한다. 그리고 필요에 따라 상부캡(32)의 상면에 하중분산판(34)를 구비하여 조절너트(17)를 통하여 전해지는 기계의 하중을 상부캡(32) 전면으로 분산시키는 것이 좋다.

금속코일스프링(31)은 일정한 스프링상수를 가지면서 정격하중을 안전하게 지지할 수 있는 코일스프링을 사용한다.

상부캡(32)은 중심부에 상기 조절볼트(13)가 관통할 수 있는 구멍이 형성되 어 있고, 가장자리가 아래 방향으로 접혀진 깊이가 얕은 컵 형상으로 제작된다. 이 상부캡은 금속판을 프레스가공하여 제작할 수도 있고, 바닥면에 보강철판을 삽입하여 고무로 성형을 하여 제작할 수도 있다.

하부캡(33)도 상기 상부캡(32)과 유사한 형상으로 제작되는데, 바닥의 중심부에는 아래도 돌출된 결합돌기(331)가 구비되어 상기 바닥판(21)의 스프링고정구멍(23)에 삽입되어 고정된다. 하부캡도 상기 상부캡과 동일한 방법으로 제작된다.

상기와 같이 구성된 변위제한형 방진스프링마운트는 다음과 같은 방법으로 조립된다. 즉, 하부구조체(2)의 바닥판(21)의 상면에 스프링장치(3)을 결합하고, 상부구조체(1)의 조절볼트(13)가 스프링장치(3)의 상부캡(32)을 관통하고 제한볼트(12)가 하부구조체(2)의 기둥(22) 상단에 부착된 고정판(27)을 관통하도록 위에서 아래로 결합한다. 그리고 상판(11)과 고정판(23)의 사이에 간격유지봉(4, 이 간격유지봉은 설치를 완료한 후에는 제거한다)을 올려두고 제한너트(16)를 돌려 올려 상부구조체(1)와 하부구조체(2)를 임시로 결합한다. 그 다음으로 조절볼트(13)에 끼워진 조절너트(17)를 돌려 금속코일스프링(31)이 정격하중을 받았을 때 눌리는 만큼 금속코일스프링(31)을 압착한다.

상기 변위제한형 방진스프링마운트는 다음과 같이 기계의 하부에 설치한다. 즉, 변위제한형 방진스프링마운트를 필요한 개수만큼 설치장소의 바닥에 두고 앵커볼트를 하부구조체(2)의 고정홈(24)에 설치하여 변위제한형 방진스프링마운트를 바닥에 고정한다. 그리고 다수개의 변위제한형 방진스프링마운트 위에 방진 대상인 기계를 올려 두고, 제한너트(16)를 돌려 내린다. 제한너트를 돌려 내리면 압착된 금속코일스프링(31)이 복원되면서 상부구조체(1)가 올라가고, 상판(11)이 기계의 하면에 접촉하게 되는데, 이때 고정볼트로 기계의 브래켓을 상판(11)의 부착구멍(14)에 결합한다. 모든 변위제한형 방진스프링마운트가 기계에 결합되면 조절너트(17)를 돌려 기계의 수평을 유지하도록 조절하고, 간격유지봉(4)을 제거한다. 그리고 제한너트(16)를 고정판(23)의 하면과 일정 간격을 유지하여 진동에 의한 기계의 운동을 허용하도록 조절한다.

본 고안의 변위제한형 방진스프링마운트는 통상적인 기계의 방진에 이용되고, 특히 운전을 할 때와 정지하고 있을 때 중량의 차이가 많이 나는 기계의 방진에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 종래의 변위제한형 방진스프링마운트의 구성도이다.

도 2는 본 고안인 변위제한형 방진스프링마운트의 조립도이다.

도 3은 상부구조체의 구성도이다.

도 4는 하부구조체의 구성도이다.

※ 중요 구성품 번호

1 : 상부구조체, 2 : 하부구조체, 3 : 스프링장치,

11 : 상판, 12 : 제한볼트, 13 : 조절볼트, 14 : 부착구멍,

15 :힘살, 16 : 제한너트, 17 : 조절너트,

21 : 바닥판, 22 : 기둥, 23 : 스프링고정구멍, 24 : 고정홈, 25 : 힘살,

26 : 고무판, 27 : 고정판, 28 : 제한볼트구멍, 29 : 고무부싱,

31 : 금속코일스프링, 32 : 상부캡, 33 : 하부캡, 34 : 하중분산판.

Claims

방진대상인 기계에 부착되는 것으로서, 강판을 프레스가공으로 제작하고 전체적으로 장방형이며 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접히고 방진대상인 기계에 부착할 수 있는 부착구멍(14)이 형성되어 있는 상판(11), 상기 상판(11)의 하면 양측에 부착되는 제한볼트(12), 상판(11)의 하면 중심부에 부착되는 조절볼트(13), 상기 제한볼트(12)에 끼워지는 제한너트(16), 그리고 상기 조절볼트(13)에 끼워지는 조절너트(17)로 구성되는, 상부구조체(1);

설치장소에 고정되는 것으로서, 일정 두께의 철판을 프레스가공으로 제작하고 전체적으로 장방형이며 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접히고 중심부에는 가장자리가 일정한 높이로 아래쪽으로 접힌 스프링고정구멍(23)이 형성되어 있는 바닥판(21), 일정 두께의 철판을 프레스가공으로 제작하는 것으로서 상기 바닥판(21)의 양측에 수직으로 세워서 부착되고 단면의 중심부가 오목하게 들어간 ㄷ-자 형상의 두 개의 기둥(22), 그리고 상기 각 기둥(22)의 상면에 용접부착되는 것으로서 상기 제한볼트(12)가 삽입되는 제한볼트구멍(28)이 뚫린 고정판(27)으로 구성되는 하부구조체(2);

그리고 상기 제한볼트(12)와 제한너트(16)에 의하여 양측이 결합되어 있는 상기 상부구조체(1)와 상기 하부구조체(2) 사이에 설치되는 것으로서, 금속코일스프링(31), 상기 금속코일스프링(31)의 상단에 결합되고 상기 조절볼트(13)가 관통하는 구멍이 형성되어 있는 컵 형상의 상부캡(32), 상기 금속코일스프링(31)의 하 단에 결합되고 하면에 상기 하부구조체(2)의 스프링고정구멍(23)에 삽입되는 결합돌기(331)가 형성되어 있는 컵 형상의 하부캡(33)으로 구성되는 스프링장치(3)

를 포함하여 구성되는, 변위제한형 방진스프링마운트.
제1항에 있어서, 상기 변위제한형 방진스프링마운트는,

상기 하부구조체(2)의 바닥판(21) 하면 오목한 부위에 바닥판(21)의 아래로 일정 높이만큼 돌출되게 부착되는 고무판(26)을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 변위제한형 방진스프링마운트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위제한형 방진스프링마운트는,

상기 상부구조체(1)의 상판(11)과 하부구조체(2)의 바닥판(21)에 힘살(15, 25)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 변위제한형 방진스프링마운트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위제한형 방진스프링마운트는,

상기 스프링장치(3)의 상부캡(32) 상면에 하중분산판(34)을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 변위제한형 방진스프링마운트.