KR20110035641A - 원심분리기용 방진구 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 소형 원심분리기의 모터와 하우징 사이에 설치되어 로터의 불평형 진동을 저감시키는 원심분리기용 방진구가 개시된다. 본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 모터와 하우징 사이에 설치되는 것으로서, 모터가 하우징에 대해 피벗 운동되도록 모터를 하우징에 대해 단일 지점에서 지지하는 방진고무를 포함한다. 따라서, 수직방향으로는 비교적 높은 강성을 유지하면서도 반경방향으로는 극도로 유연한 방진 구조로 설계되어, 원심분리기의 작동 또는 정지 시 발생하는 소음과 진동문제를 완벽하게 해결할 수 있다.

원심분리기, 방진

Description

원심분리기용 방진구{Vibration isolator for centrifuge}

본 발명은 원심분리기용 방진구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 원심분리기의 모터와 하우징 사이에 설치되어 로터의 불평형 진동을 저감시키는 원심분리기용 방진구에 관한 것이다.

원심분리기는 원심력을 이용하여 물질을 비중에 따라 분리하는 장치를 말한다. 이러한 원심분리기는 모터의 회전축에 연결되어 고속으로 회전되는 로터 및 액상형 시료가 수용되어 로터에 삽입되는 복수의 튜브를 포함한다.

통상, 중대형 원심분리기에서는 시료의 무게 차이에 따른 불평형 진동을 저감할 목적으로 모터의 회전축과 로터 사이에 방진구를 삽입한다. 한편, 소형 원심분리기에서는 모터와 하우징 사이에 방진구를 삽입하여 로터의 불평형 진동을 저감시킨다.

종래의 소형 원심분리기는 로터가 회전할 때 발생되는 불평형 진동을 저감시키기 위해, 모터와 하우징 사이에 고무 지주 양단에 볼트가 삽입된 형태의 유연성 방진구가 다수개 설치된다. 그런데, 이와 같이 방진구가 다수개로 설치될 경우, 로터의 반경방향 진동을 저감시키기 위해서는 방진구가 S자 형상으로 변형되어야 하 며, 이에 따라 방진구 고무 소재의 고유 굽힘강성보다 더 큰 강성을 갖게 되므로 고무가 더욱 단단해지게 된다.

결국, 불평형 진동이 효과적으로 저감되지 못하기 때문에, 원심분리기의 작동 시 소음과 진동의 문제가 유발되며, 과도한 진동에 의해 베어링은 마모 및 손상되고 제품의 수명이 감소된다. 만약, 더욱 연한 고무를 사용하여 지주형 방진구의 강성을 낮출 경우, 모터 및 로터의 하중에 의해 지주가 주저앉거나 측면으로 좌굴이 발생할 수 있다. 비록, 자중에 대해 강성을 적절히 설계한다고 하여도, 원심분리기의 작동 시 수직방향 공진을 일으키는 문제점이 있다.

따라서, 종래의 소형 원심분리기에서는 모터 및 로터의 질량을 무겁게 하여 공진주파수를 낮춤으로서 저속에서 방진고무의 공진속도를 넘어서게 함에 따라 진동에 의한 영향을 저감시키는 방식을 채택하고 있다.

최근 들어 등장하고 있는 초소형, 고속 BLDC 모터들을 사용하여 원심분리기를 제작하기 위해서는, 전술한 이유로 인해 종래의 지주식 방진구를 사용할 수 없다. 경량의 BLDC 모터를 사용하면서도 공진주파수를 종래의 원심분리기에서와 마찬가지로 4000rpm 이하로 유지하기 위해서는 저강성 방진구조가 요구된다. 하지만, 저강성 방진구조는 설계가 잘못될 경우 수직방향 공진이 발생하여 원심분리기 자체가 불안정에 빠질 위험이 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 수직방향으로는 비교적 높은 강성을 유지하면서도 반경방향으로는 극도로 유연한 방진 구조로 설계된 원심분리기용 방진구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 모터와 하우징 사이에 설치되는 것으로서, 모터가 하우징에 대해 피벗 운동되도록 모터를 하우징에 대해 단일 지점에서 지지하는 방진고무를 포함한다.

또한, 방진고무는 하우징을 중심으로 모터 측에 배치되는 제1방진고무와, 하우징을 중심으로 모터 반대측에 배치되고 하우징을 관통하여 제1방진고무에 결합되는 제2방진고무로 구성된다.

이 경우, 본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 모터의 일측에 체결되는 브라켓과, 모터와 브라켓의 사이에서 브라켓 및 방진고무를 관통하는 압입너트 및 하우징을 중심으로 압입너트의 반대측에서 압입너트에 체결되는 볼트를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 원심분리기용 방진구는 방진고무와 볼트 사이에 배치되며 방진고무를 향해 오목하게 형성되어 방진고무를 압착하는 접시 스프링을 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 수직방향으로는 비교적 높은 강성을 유지하면서도 반경방향으로는 극도로 유연한 방진 구조로 설계되어, 원심분리기의 작동 또는 정지 시 발생하는 소음과 진동문제를 완벽하게 해결할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 모터 브라켓의 중앙에 압입된 압입너트의 길이에 의해 방진고무를 압착하는 접시 스프링의 예압량을 제한하므로써, 경예압으로 모터를 지지할 수 있어 낮은 강성을 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 원심분리기의 모터와 하우징 사이에 설치되며 방진고무를 포함한다. 모터의 상부에는 분리되고자 하는 액상형 시료가 수용된 로터가 설치된다.

이 경우, 모터는 통돌이 모터라고 불리우는 초소형 BLDC 모터일 수 있으며, 그 밖에 다양한 형태의 모터일 수 있다. 또한, 하우징은 그 위에 모터가 안착되는 것으로, 플레이트 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 하우징은 원심분리기의 주프레임을 이루는 외부 케이스일 수 있으며, 주프레임의 내부에 설치되는 별도의 구조물일 수 있다.

특히, 방진고무는 모터를 단일 지점(Single Point)에서 지지하여, 모터가 하우징에 대해 피벗(Pivot) 운동되도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 방진구는 모터의 하부에서 거시적으로는 점 형태로 모터 및 로터를 지지한다. 결국, 로터의 회전 시 발생하는 불평형 진동에 대해 방진고무 의 중앙부를 기준점으로 피벗형태(또는 역 원추형태)로 구동하면서 진동을 흡수하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 방진구는 종래의 지주 방식의 방진구에 비해 유연한 구조를 갖게 되며, 이에 따라 모터 및 로터의 하중이 종래의 인덕션 모터를 사용한 소형 원심분리기보다 절반 이하로 낮아졌음에도 불구하고 3000rpm 내외에서 공진을 넘어서기 때문에 원심분리기의 작동 또는 정지 시 발생하는 소음과 진동문제를 완벽하게 해결할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구를 부분 절개한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구(1)는 모터(11)와 하우징(15) 사이에 설치되어 모터(11)를 하우징(15)에 대해 단일 지점에서 지지하는 것으로, 브라켓(13)과, 압입너트(12)와, 제1방진고무(14)와, 제2방진고무(16) 및 볼트(19)를 포함한다.

브라켓(13)은 모터(11)의 일측에 체결된다. 브라켓(13)은 십자형으로 형성되어 모터(11)의 외측으로 돌출된 부위에 머리볼트(111)로 체결될 수 있다.

압입너트(12)는 모터(11)와 브라켓(13)의 사이에서 브라켓(13) 및 방진고무(14)(16)를 관통한다. 즉, 압입너트(12)는 몸체의 내주면에 나사산이 형성되어 있으며 일단에 몸체보다 큰 직경의 머리부가 형성된다. 압입너트(12)의 머리부는 모터(11)와 브라켓(13)의 사이에 위치되고 압입너트(12)의 몸체가 브라켓(13)의 중앙부를 관통한다.

제1방진고무(14)는 하우징(15)을 중심으로 모터(11) 측에 배치되며, 너트 형상으로 이루어진다.

제2방진고무(16)는 하우징(15)을 중심으로 모터(11)의 반대측에 배치되어 제1방진고무(14)에 결합된다. 즉, 제2방진고무(16)는 볼트의 형상으로 이루어져 하우징(15)의 일측을 관통하며, 중앙부에 관통공이 형성되어 압입너트(12)의 몸체가 관통된다. 또한, 제1방진고무(14)는 하우징(15)의 일측을 관통한 제2방진고무(16)에 하우징(15)의 타측에서 결합된다.

결국, 하우징(15)은 제1방진고무(14) 및 제2방진고무(16)의 사이에 압착된다. 이 경우, 제1방진고무(14) 및 제2방진고무(16)는 마치 도넛의 형상과 같이 길이가 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

볼트(19)는 하우징(15)을 중심으로 압입너트(12)의 반대측에 배치되어, 압입너트(12)의 내주면에 형성된 나사산에 체결된다.

결국, 모터(11)는 압입너트(12)의 중앙부를 기준점으로 하여 하우징(15)에 지지되어 있으며, 하우징(15)의 양측에서 고정되는 제1방진고무(14) 및 제2방진고무(16)에 의해 피벗 운동되도록 자유도를 갖게 된다.

이와 같이, 방진고무(14)(16)가 암수 한쌍으로 이루어지고 낮은 높이를 갖아, 수직방향 즉 길이방향으로 강한 강성을 갖기 때문에 원심분리기에서 절대 발생 하지 말아야하는 수직 공진을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 원심분리기용 방진구(1)는 접시 스프링(17)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

접시 스프링(17)은 제2방진고무(16)와 볼트(19) 사이에 배치된다. 접시 스프링(17)은 제2방진고무(16)를 향해 오목하게 형성되어, 제2방진고무(16)를 압착한다. 이 경우, 접시 스프링(17)과 볼트(19)의 사이에 와셔(18)를 조립하는 것이 바람직하다. 즉, 압입너트(12)의 몸체는 브라켓(13), 제1방진고무(14), 하우징(15), 제2방진고무(16), 접시 스프링(17) 및 와셔(18)를 관통하여 볼트(19)로 체결되어 조립이 마무리된다.

결국, 방진고무(14)(16)는 접시 스프링(17) 및 와셔(18)에 의해서 예압(Pre-load)을 받으면서 모터(11)를 하우징(15)에 고정시키게 된다. 이 경우, 브라켓(13)과 와셔(18) 사이에 설치되는 방진고무(14)(16)의 두께 또는 눌림량은 압입너트(12)의 길이에 의해서 일정하게 유지되기 때문에 방진고무(14)(16)는 가벼운 예압만을 받으며, 경량의 모터를 지지할 수 있기 때문에 낮은 강성을 유지할 수 있다.

이와 같은 접시 스프링은 부가적인 구성요소로서, 본 발명에 따른 원심분리기용 방진구(1)는 접시 스프링을 구비하지 않고 구성될 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구를 부분 절개한 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구의 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구(2)는 모터(21)와 하우징(25) 사이에 설치되어 모터(21)를 하우징(25)에 대해 단일 지점에서 지지하는 것으로, 브라켓(23)과, 압입너트(22)와, 제1방진고무(24)와, 제2방진고무(26) 및 볼트(29)를 포함한다.

브라켓(23)은 모터(21)의 일측에 체결된다. 브라켓(23)은 원형판 형상으로 형성되어 모터(21)의 일단부에 요입 형성된 체결홈에 머리볼트(231)로 고정될 수 있다.

도 3 및 도 4를 통해 설명되는 실시 예는 도 1 및 도 2를 통해 설명되는 실시 예와 비교하여, 모터와 브라켓의 체결 구조가 다르며 그 밖에 다른 구성요소는 유사하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 원심분리기용 방진구(2)는 접시 스프링(27)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접시 스프링(27)과 볼트(29)의 사이에 와셔(28)를 조립하는 것이 바람직하다. 결국, 압입너트(22)의 몸체는 브라켓(23), 제1방진고무(24), 하우징(25), 제2방진고무(26), 접시 스프링(27) 및 와셔(28)를 관통하여 볼트(29)로 체결되어 조립이 마무리된다.

본 발명에 따른 원심분리기용 방진구는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구를 부분 절개한 분리 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구의 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구를 부분 절개한 분리 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원심분리기용 방진구의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원심분리기용 방진구 11 : 모터

12 : 압입너트 13 : 브라켓

14 : 제1방진고무 15 : 하우징

16 : 제2방진고무 17 : 접시 스프링

18 : 와셔 19 : 볼트

Claims (4)

1. 원심분리기의 모터와 하우징 사이에 설치되는 방진구에 있어서,

   상기 모터가 상기 하우징에 대해 피벗 운동되도록 상기 모터를 상기 하우징에 대해 단일 지점에서 지지하는 방진고무를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기용 방진구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방진고무는,

   상기 하우징을 중심으로 상기 모터 측에 배치되는 제1방진고무와, 상기 하우징을 중심으로 상기 모터 반대측에 배치되고 상기 하우징을 관통하여 상기 제1방진고무에 결합되는 제2방진고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 원심분리기용 방진구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 모터의 일측에 체결되는 브라켓;

   상기 모터와 상기 브라켓의 사이에서 상기 브라켓 및 방진고무를 관통하는 압입너트; 및

   상기 하우징을 중심으로 상기 압입너트의 반대측에서 상기 압입너트에 체결되는 볼트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원심분리기용 방진구.
4. 제3항에 있어서,

   상기 방진고무와 상기 볼트 사이에 배치되며, 상기 방진고무를 향해 오목하게 형성되어 상기 방진고무를 압착하는 접시 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원심분리기용 방진구.

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