KR20130038214A - 진동으로부터 페이로드를 격리하는 방법들 및 구성들 - Google Patents

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KR20130038214A
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던 허버드
길 에이. 모레노
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워크세이프 테크놀러지스
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/023—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins

Abstract

페이로드, 예를 들어 하드 디스크 드라이브와 같은 정교한 컴퓨터 장비를 지진 진동과 같은 진동으로 인한 손상뿐만 아니라, 하드 디스크 드라이브(HDD), 자동화 장비, 에어컨, 난방 시스템 등으로 인한 약한 진동으로부터 보호하는 개선된 격리 베어링들, 플랫폼들, 및 트랙들이 개시된다. 격리 플랫폼들 및 베어링들은 높은 속도 또는 강도의 진동을 받을 때에도 페이로드의 안정성을 증가시키기 위해 하중 베어링 표면들 상에서 복수의 형상을 조합하고, 바람직하게는 베어링판들의 하중-베어링 표면들의 중심부를 제외한 모두의 위에 엘라스토머 코팅을 갖는다.

Description

진동으로부터 페이로드를 격리하는 방법들 및 구성들{METHODS AND COMPOSITIONS FOR ISOLATING A PAYLOAD FROM VIBRATION}
다른 출원들에 대한 상호 참조
본 정식 특허 출원은 참조로 그 전체가 여기에 구체적으로 포함되는 2010년 3월 4일 출원된 미국 가특허 출원 제61/310,599호에 대하여 35 U.S.C. 119(e)에 따라 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로, 광범위한 진동의 진폭으로부터, 예를 들어, 지진 진동뿐만 아니라, 예를 들어, 자동화 장비, 에어컨, 난방 시스템에 의해 초래되는 작은 진폭의 진동 및 데이터 센터, 발전소, 정보 기술(IT) 센터 등에서 흔한 다른 진동들로부터 컴퓨터 컴포넌트를 포함하는 페이로드를 격리하고 완충(cushioning)하는 방법들 및 구성들에 관한 것이다.
바람직한 양태들에서, 본 발명은 베어링 표면상에서 롤링 구 또는 경화 볼을 활용하는 지진 및 격리 베어링들과 같은 격리 베어링들에 관한 것이다. 하나의 특정한 실시예에서, 본 발명은 하중 또는 그것의 일부가 베어링 표면들(이들 중 적어도 하나는 중심 캐비티 또는 오목부를 갖고 원호, 일정한 기울기, 포물선, 다른 곡선들, 다른 기울기들, 또는 임의의 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 형상들의 조합을 적어도 포함하는 단면을 가짐) 사이에 배치된 하나 이상의 롤링 구 또는 경화 볼에 집중되는 격리 베어링에 관한 것이다.
바람직한 실시예들에서, 본 발명은 페이로드, 특히, 예를 들어, 적어도 하나의 하드 디스크 드라이브(HDD)를 포함하는 컴퓨터 컴포넌트와 같은 장비 및 다른 귀중하고 정교한 장비를, 이러한 장비를 손상시킬 수도 있는 이웃하는 HDD, 에어컨 시스템, 자동화 장비, 난방 시스템, 팬 등에 의해 초래되는 것과 같은 진동으로부터 지지하고 안정화시키는 데 유용하다.
격리 베어링은 일반적으로, 예를 들어, 다리, 건물, 컴퓨터, 기계, 정교 및/또는 위험 장비를 지진 진동으로 인한 손상으로부터 보호하기 위해 사용된다. 격리 베어링들(및 이러한 격리 베어링들을 포함하는 플랫폼들 및 플로어들)은 통상적으로, 특정한 하중을 지지하도록 구성되고, 즉, 페이로드의 질량 및 분포가 지지된다.
지진 격리 베어링의 보존 특성은 지진 활동 또는 다른 외부 인가력에 의해 초래된 중력에 대한 변위 에너지를 흡수하여서 이러한 변위로부터 지지되는 구조를 완충하는 베어링의 능력에 관하여 설명될 수 있다. 이와 관련하여, 고무 베어링체(rubber bearing body), 리프 스프링, 코일 스프링 등과 같은 기능들이 지진 흔들림과 같은 외부 인가력에 의해 초래된 횡변위에 후속하여 베어링을 그것의 원래의 공칭 위치로 다시 몰아대기 위해 이용될 수 있다. 이러한 상황에서, 베어링은 인가 에너지의 상당 부분을 저장함으로써 횡변위 에너지를 "보존"하고, 외부 인가력의 중지시에 이러한 저장된 에너지를 방출하여 베어링을 그것의 원래의 공칭 위치로 다시 당기거나 몰아댄다.
특정한 격리 베어링들은 강판들로 보강된 적층 고무 베어링체를 가질 수 있다. 더욱 특히, 얇은 강판들이 비교적 두꺼운 고무판들 사이에 개재되어 교호하는 강철/고무 적층 베어링체를 제조한다. 스택에서 각 고무판 사이에 얇은 강판의 사용은 인가된 수직 베어링 응력에 응답하여 고무가 그것의 외연에서 외부로 돌출하는 것을 막는 데 도움된다. 이러한 배열은 강판들을 사용하지 않고 동일한 양의 고무에 의해 지지가능한 것보다 훨씬 큰 수직력을 베어링체가 지지할 수 있게 한다.
다른 격리 베어링들은 완충기(snubber)들(즉, 충격 흡수기들)과 결합된 강철 코일 스프링들을 포함할 수 있다. 이들 베어링들은 페이로드의 중량을 수직으로 지지하기 위해 종종 사용된다. 국제 특허 공개 번호 WO 2004/007871호에 기재된 코일 스프링들은 일반적으로, 지지될 구조가, 강철/고무 라미네이트를 분리시키는 경향이 있을 수도 있는, 상향 수직력을 받을 수 있는 애플리케이션들에서 강철/고무 라미네이트들에 바람직하다. 고무 베어링들은 통상적으로, 고 방진 고무(high damping rubber)로 구성되거나, 다르게는, 인가된 에너지를 소산시키는 데 유용한 납 또는 강철 일더(yielder)들로 보완된다.
그러나, 금속 일더들은, 특히, 고무 베어링체가 샌드위치되어 있는 상위 베어링판과 대향 배치된 하위 베어링판 양자에 금속 일더가 연결되는 어셈블리들에서 금속 일더들이 효과적인 수직 격리를 방해하거나 심지어 막는다는 점에서 바람직하지 못하다.
장치 및/또는 기계를 포함하는 페이로드들의 격리와 관련하여 통상적으로 사용되는 타입의 강철 스프링 마운트들은 일반적으로 충분한 에너지 소산을 제공할 수 없고, 그 결과, 이러한 강철 스프링 마운트들은 일반적으로 넓은 베어링 이동 또는 발진을 발생시킨다. 이러한 넓은 베어링 이동은 횡변위의 에너지 흡수를 돕기 위해 완충기들 또는 충격 흡수기들의 사용을 통해 보상될 수 있다. 그러나, 사용중에, 완충기는 지진 활동 단독으로 인해 기계에 인가된 가속도 정도의 또는 그보다 훨씬 큰 가속도를 베어링에 전달할 수 있다.
격리 베어링의 다른 예는 강체 하중-베어링판들 사이에 배치된 롤링 구형, 또는 대략 구형의 강체 볼을 사용하는 것이다. 이러한 강체 볼 자체를 베어링(예를 들어, 볼 베어링)이라 칭할 수 있거나, 강체 볼과 지지 강체판들의 결합을 함께 베어링이라 칭할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일반적으로 본 설명에서, 단어 "베어링"은 일반적으로 전체 어셈블리를 위해 예비되겠지만, 특정한 경우에 문맥은 구 또는 볼 자체가 예를 들어, 제한 없이, "볼 베어링", "롤링 베어링" 또는 "구형 베어링"과 같은 용어들의 사용을 통해 베어링이라 칭해진다는 것을 명백하게 할 수도 있다.
예를 들어, 하나의 격리 베어링은 원뿔 형상의 캐비티를 갖는 하위판 및 실질적으로 동일한 캐비티를 갖는 상위판을 포함하고, 그 양자 사이에 강체 볼이 배치된다. 이러한 베어링은 종종 볼-인-콘(ball-in-cone)형 베어링으로 알려져 있다. 예를 들어, Kemeny의 미국 특허 제5,599,106호를 참조.
다른 예에서, 격리 베어링은 오목(원호 형상의 단면부를 가짐) 형상의 캐비티를 갖는 하위판 및 실질적으로 동일한 캐비티를 갖는 상위판을 포함하고, 그 양자 사이에 강체 볼이 배치된다.
또 다른 예에서, 이러한 디바이스는 포물선 형상의 캐비티를 갖는 하위판 및 실질적으로 동일한 캐비티를 갖는 상위판을 포함하고, 그 양자 사이에 강체 볼이 배치된 베어링을 포함한다.
다양한 다른 형상의 하중 베어링 표면들을 포함하는 지진 베어링들을 갖는 격리 플랫폼들이 예를 들어, 국제 특허 공개 번호 WO/2004/007871호 및 US 2006/0054767호에 개시되어 있고, 플로어들을 포함하는 격리 플랫폼들이 예를 들어, 미국 특허 제7,290,375호에 개시되어 있다. 이들 공보들 및 특허들 각각, 및 이 특허 출원에 인용된 모든 다른 특허, 특허 출원, 및 공보는 본 명세서의 일부로서 그 전체가 참조로 여기에 명백하게 및 개별적으로 포함된다.
"롤링 볼" 타입의 격리 베어링들은 일반적으로, 제한 없이, 원뿔, 오목 또는 포물선 형상의 캐비티, 일정하거나 가변 기울기를 갖는 캐비티를 갖는 하위판 및 그 하위판과 동일하거나 상이할 수 있는 상위판을 포함할 수 있고, 그 양자 사이에 강체 볼이 배치된다. 하위판은 지면, 토대, 플랫폼, 지지대, 플로어 또는 베이스 표면상에 놓이거나 고정 또는 배치되지만, 지지될 페이로드는 상위판의 상부 표면, 또는 격리 베어링 또는 베어링들에 의해 지지되는 플랫폼 또는 표면상에 직접적으로 또는 간접적으로 놓인다. 이러한 방식으로, 지진 이동과 같은 외부 진동이 발생할 때, 하위판은 상위판과 하위판 사이의 구형 볼의 롤링을 통해 상위판에 대하여 이동한다.
그러나, 이러한 디바이스들은 그들 자체 결점들이 없는 것은 아니다. 예를 들어, 지진 진동의 크기에 따라, 베어링은 제한된 범위의 이동도를 가질 수 있어서, 효과가 없어지기 이전에 제한된 범위의 지진 충격 진폭을 흡수하고 소산시킬 수 있다. 예를 들어, 상위판과 하위판의 서로에 대한 횡변위의 최대량은 베어링 또는 주변 구조물(들)의 크기에 기초하여 제한될 수 있다. 또한, 롤링 볼들을 포함하는 격리 베어링들 및 플랫폼들에서, 강력한 지진 흔들림에 의해 초래된 것과 같은 심한 충격은 볼이 베어링으로부터 빠져나와 베어링의 고장을 초래할 정도의 과격한 횡변위를 초래할 수 있다.
또한, (대형 지진을 수반하는 지진 충격과 같은) 극도의 진동의 경우에 페이로드에 적절한 격리를 제공하도록 구성된 "롤링 볼" 변형의 격리 베어링은 일반적으로, (HDD와 같은) 근처의 자동화 장비, 에어컨 시스템, 난방 시스템 등에 의해 초래된 것과 같은 소형 진동에 대한 격리를 제공하는 데는 효과적이지 않다. 이들 소형 진동은 강한 지진 이벤트만큼 페이로드에 명백한 물리적 손상을 초래할 것 같지는 않지만, 이들 소형 진동은 예를 들어 (제한 없이) 데이터 센터 및 다른 대규모 IT 설비, 및 유사한 설비에서 있는 것들과 같은 하드 드라이브 및 다른 정밀 기계 추적 메커니즘을 갖는 컴퓨터 컴포넌트들과 같은 특정한 장비에 큰 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, 하드 디스크 드라이브("HDD")는 디지털 데이터를 판독 및 기록하는 비휘발성 랜덤 액세스 디바이스들이다. HDD들은 보호 인클로저 내의 모터 구동축 상의 회전 강체 플래터(platter)들을 특징으로 한다. 데이터는 플래터들 위의 공기막 상에 부유하는 판독/기록 헤드들에 의해 자기적으로 플래터로부터 판독되고 플래터에 기록된다.
비교적 작은 진동으로 인한 플래터 위의 정확한 위치로부터의 판독/기록 헤드들의 변위조차, 원하는 동작을 수행하기 위해 정확한 플래터 위치를 다시 찾고 발견함으로써 판독/기록 헤드들이 변위를 정정하는 것을 요구한다. (에어컨 시스템 또는 근처의 자동화 장비에 의해 초래된 것과 같은) 비교적 일정한 "보통의" 즉 통상의 진동의 경우에는, 원하는 동작이 완료되기 이전에 이러한 "리타겟팅(retargeting)" 정정이 여러 번 요구될 수 있다. 이로 인해 비교적 무진동 환경에서 요구되는 것보다 HDD에 의한 에너지 소비가 훨씬 더 크고 각 동작이 완료되는 데 더 많은 시간이 걸린다. 증가된 에너지 소비에 수반하여, 더 큰 열이 발생하고, HDD 자체에 대해 더 큰 작업 및 "마모"가 발생하여, 하드 드라이브의 조기 고장을 초래할 수 있다.
따라서, 안정되고(즉, 사용중에 부서질 경향이 적고), 큰 지진 충격 및 근처의 자동화 장비, 에어컨 및 난방 시스템 등에 의해 초래되는 것과 같은 작은 진폭의 진동 모두를 견디고 흡수할 수 있는 격리 플랫폼, 격리 플로어, 및 격리 베어링을 포함하는 격리 시스템에 대한 지속적인 필요성이 존재한다. 바람직하게는, 격리 시스템들은 또한, 이들이 설치될 필요가 있는 위치에 용이하게 통합된다.
또한, 지진 진동 동안 베어링들, 구들, 및 베어링 표면들 사이의 공진 또는 고조파 상호작용에 대한 민감성이 감소된 격리 베어링 구조가 필요하다. 이러한 상호작용은, 베어링 표면들이 불연속일 때(예를 들어, 하중 베어링 표면이 방사형 홈(groove)들 또는 융기부(crest)들을 가짐), 또는 예를 들어, 중심 정점 또는 캐비티가 너무 깊을 때 초래될 수 있다. 이러한 구조에서, 베어링이 강한 진동을 받을 때, 구들은 홈 또는 융기부 위로 또는 그를 통해 정점 또는 캐비티의 안과 밖으로 "튈" 수 있거나, 예를 들어, 격리 플랫폼 또는 격리 플로어에서 다른 격리 베어링들과 상호작용할 때 베어링의 흔들림을 초래할 수 있다.
지진 격리 시스템들은 원래는 지진 충격으로 인한 손상 및 고장으로부터 빌딩, 다리, 및 다른 대형 구조물들을 격리하고 보호하기 위해 주로 사용되었다. 더욱 최근에는, 지진 격리 기법들은 연구소 장비 및 컴퓨터 컴포넌트; 예를 들어, 법인 또는 대학 데이터 센터, 대규모 IT 설비들, 정교한 컴퓨터 모델링 설비들, 이메일 및 인터넷 서버들, 디지털 애니메이션 및 특수 효과 능력을 가진 영화 스튜디어들 등에 포함된 컴퓨터, 전력, 및 전기통신 컴포넌트들과 같은 정교한 장비의 보호에 적용되었다.
따라서, 다수의 격리 플랫폼 페이로드들은 현재, 결집된 하드 디스크 드라이브(HDD)들을 포함하는 컴퓨터 컴포넌트 장비의 래크(rack)들을 포함한다. 이들 래크들은 종종 데이터 센터 룸을 채우고, HDD는 예를 들어, 다른 이웃하는 HDD, 팬들, 에어컨, 전원, 및 설비 사이트 자체에 의해 생성된 "보통의"(즉, 통상적으로 존재) 진동 레벨을 겪기 쉽다. 이러한 진동의 효과는 현재의 초고밀도 드라이브들이, 헤드를 정확하게 위치시키는 것을 더욱 어렵고 절대적으로 중요하게 만드는, 극히 작은 트랙들을 포함한다는 사실에 의해 확대된다.
따라서, HDD 성능에 대한 가장 큰 장애 중 하나는 이러한 "보통의" 진동이다. 이러한 진동은 트랙에서 헤드를 밀어낼 수 있어서, 손실된 플래터 회전 및 데이터 전송에서의 지연 및 전체 입/출력(I/O) 성능 및 데이터 처리량 및 일반적 컴퓨터 시스템의 감소를 초래할 수 있다. 그 결과, HDD는 그에 따라 데이터를 찾고, 판독하고 기록하기 위해 훨씬 더 힘들게 작업해야 한다. 재판독 및 재기록은 I/O 동작에 시간을 추가하고, 디스크의 주변부에만 기록하여, 많은 디스크 용량을 좌초된 상태로 남기는 쇼트 스트로킹(short stroking) 전략; 시스템의 외관상 용량을 증가시키기 위한 추가의 HDD의 구매; 더욱 고가의 드라이브의 획득; 디스크 어레이 및 RAID의 배치를 포함하는 다수의 제2 해결방안으로 이어진다. 이들 모든 제2 해결방안은 비용 및 복잡성을 증가시킨다.
증가된 I/O 동작 시간 및 더 큰 장비 비용 이외에도, 진동은 원하는 데이터를 판독하고, 기록하거나 얻기 위해 HDD가 수행해야 하는 추가의 작업으로 인해 에너지를 또한 필요로 하고, 몇몇 추정치들은 에너지 비용이 진동 영향의 감소 또는 제거에 의해 50% 이상 감소될 수 있다는 것을 나타내었다.
최종으로, 더 큰 에너지 소비가 더 큰 열을 발생시켜, 공기 조절 비용을 증가시킨다. 열 발생 및 HDD 과작업은 더 낮은 HDD 수명 및 더 큰 실패율을 발생시킨다.
데이터 센터 진동 및 베이스 격리 베어링
유감스럽게도, 현재의 지진 격리 기술은 일반적으로 데이터 센터 HDD 어레이들에서 흔하게 경험되는 작은 진폭의 "보통의" 진동을 감쇠시키는 장비를 제대로 갖추지 있지 않다. 정의에 의해, 스프링들 및 스프링 마운트들을 사용하는 이들 시스템들은, 이들이 플로어 또는 다른 베이스 지지부에 대한 페이로드의 관성을 극복하게 하기 위해, 지진 진동과 유사한 상당한 진동을 요구하는 견실한(robust) 스프링들을 이용한다.
통상적으로, 롤링 볼 격리 시스템들은 경화된 구가 배치되는 캐비티를 생성하기 위해 대향하는 실질적으로 오목, 원뿔, 또는 포물선 베어링 표면들(종종 동일하고 대향함)을 이용한다. 구 또는 볼은, 베어링이 움직이지 않을 때, 구의 표면상의 제1 포인트에서 상위 베어링 표면과 접촉하고, 제1 포인트의 대략 정반대에 위치한 구 상의 제2 포인트에서 하위 베어링판과 접촉한다.
과거에는, 롤링 볼 격리 베어링들에서의 공진이 감소되었고, (특히, 데이터 센터들에서 발견되는 것과 같은 컴퓨터 컴포넌트들의 래크들과 같은 장비를 격리하기 위해) 대형(예를 들어, 지진) 진동을 격리하기 위한 베어링의 유효성은 지진 진동의 운동 에너지의 일부를 흡수하는 탄성 고무 또는 엘라스토머 코팅 또는 라미네이트를 볼 또는 베어링 표면(또는 양자)에 적용함으로써 증가되었다. 이러한 방법의 변형에서, 일부 애플리케이션들은 전체적으로 고밀도 고무 또는 다른 엘라스토머 재료로 이루어진 볼을 사용하였다. 따라서, 폴리머 또는 고무가 방진(damping) 메커니즘으로서 작동하여, 하중-베어링판 표면들을 따른 볼의 롤링을 느리게 하고, 지진 후 진동의 양을 감소시키며, 격리 베어링이 멈추는 데 요구되는 시간을 감소시킨다.
그러나, 이러한 동일한 코팅은 격리 플랫폼을 데이터 센서 환경에서의 일상의 과정과 같은 비교적 작은 진동에 대해 비교적 반응이 없게 한다.
본 출원은 이러한 문제점에 대한 단순하고 명쾌한 해결방안을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 더 큰 지진 이벤트들 및 더 작고 더 흔한 데이터 센터 환경 진동들 양자로부터 페이로드를 격리하는 데 유효한 롤링 볼-타입 격리 플랫폼을 제공하는 것이 목적이다.
이러한 실시예에서, 고무 시트와 같은 탄성 코팅이 표면이 적어도 하나의 격리 베어링판의 표면에 접합되거나 다른 방법으로 적용되는 반면, 베어링판(여기서 볼은 정지한 판과 접촉함)의 중심은 아무것도 덮이지 않은 처리되지 않은 상태로 남겨둔다. 바람직하게는, 판들은 강철로 이루어지지만, 다른 충분하게 경질의 금속들 및 폴리머들이 판들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 추가로, 바람직하게는, 볼들은 또한 강철 또는 다른 충분하게 강한 경금속과 같은 코팅되지 않은 금속으로 이루어진다. 그러나, 다른 실시예들에서, 볼 또는 적어도 그것의 표면은 엘라스토머 재료를 포함할 수 있다.
엘라스토머 코팅은 가황 처리를 사용하여 격리 베어링판들에 접합될 수 있고, 고무 또는 엘라스토머 시트들의 다층 라미네이트를 포함할 수 있다. 다르게는, 하나 이상의 엘라스토머 시트가 하나 이상의 충분하게 강한 글루(glue) 또는 에폭시 글루와 같은 다른 접착제를 사용하여 베어링 표면에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 강철의 표면은 바람직하게는 사포로 닦이고, 에칭되거나 다른 방법으로 마모되고, 그 후, 접합 처리를 용이하게 하기 위해 접합 이전에 알코올 또는 다른 적합한 세정제로 세정된다.
접착제는 3M사에 의해 생산된 것과 같은 접촉 접착제 및 Lord CHEMLOK? 접착제를 포함할 수 있다. 일부 접착제는 비교적 긴 경화 시간을 갖고, 사용 전에 완전하게 경화되어야 한다.
격리 베어링판들에 대한 엘라스토머 코팅은, 베어링의 중심, 바람직하게는 실질적으로 원형부가 엘라스토머 코팅으로 코팅되지 않고 남아 있도록 적용된다. 바람직하게는, 이러한 원형 영역의 직경은 조립 이후에 베어링 캐비티 내에 위치할 롤링 구 또는 볼의 직경의 적어도 약 1/2이거나, 롤링 구의 직경의 적어도 약 2/3이거나, 적어도 대략 롤링 구의 직경이거나, 롤링 구 직경의 적어도 1.25배이거나, 롤링 구의 직경의 적어도 1.5배이거나, 롤링 구의 직경의 적어도 약 1.75배이거나, 롤링 구의 직경의 적어도 약 2배이다.
상술한 파라미터들이 바람직하지만, 소정의 경우에서, 중심의 코팅되지 않은 원형 영역의 원하는 반경은, 베어링판 또는 판들의 크기, 하나 이상의 베어링판의 베어링 표면상의 만입부(indentation)의 깊이, 및/또는 베어링 표면의 형상을 포함하는 팩터들을 또한 고려할 때 최상으로 결정될 것이다.
베어링판 표면의 단면 형상
원형 영역 내의 베어링 표면의 단면 형상은, 예를 들어, 그 형상이 (구형 베어링 표면에서와 같이) 오목이든, (원뿔 베어링 표면에서의 같이) 선형이든, 포물선이든, 또는 이들 형상들 중 어느 하나 이상의 조합이든 간에, 롤링 볼을 이동시키는 데 필요한 횡력의 크기가 판의 중심으로부터의 그의 거리, 및 기울기 또는 곡선의 함수로서 변화하는지 여부 및, 만약 변화한다면, 어떻게 변화하는지를 나타내는 중요한 팩터이다. 이러한 함수는 또한, 진동이 종료한 이후에 중심으로 복귀시키기 위해 볼을 몰아대는 복원력의 본질의 표시(특히, 상기 언급한 깊이 데이터와 조합될 때)를 제공한다. 격리 베어링 안정성의 관련 문제에 관하여 표현된 이러한 파라미터의 더욱 상세한 설명은 다음과 같다.
(예를 들어, Kemeny에 의한 미국 특허 제5,599,106호('106 특허)에 개시된 볼-인-콘 베어링, 또는 오목, 포물선, 또는 형상들의 조합의 다른 곡선 베어링에 이용된 바와 같은) 임의의 실질적으로 방사형 대칭 하중-베어링 표면에 대해, 베어링의 상면에서, 베어링의 중심으로부터 베어링 표면의 주변으로 연장하는 직선 선분을 그릴 수 있다.
(상향 대면하는 캐비티를 갖는) '106 특허에 개시된 바와 같은 볼-인-콘 베어링의 단면을 이러한 라인을 따라 볼 때, 이러한 라인의 형상은 직각 삼각형의 빗변을 실질적으로 기술하고 이 직각 삼각형의 다른 변들은 (지면 또는 플로어 표면에 평행한) 베어링의 바닥, 및 베어링의 중심으로부터 롤링 구에 의한 사용 동안 도달되는 베어링의 주변 근처의 가장 높은 점까지의 높이를 정의하는 베어링의 측면을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 베어링의 상위 하중-베어링 표면은 하중-베어링 표면과 동일할 수 있지만, 역전된 배향을 가질 수 있다.
하중-베어링 표면의 기하구조는 그것이 지진 진동과 같은 진동을 겪는 동안 그리고 그 후에 베어링에 작용하는 힘들을 고려할 때 특정한 관련이 있다.
따라서, 볼-인-콘 베어링은 롤링 볼 격리 베어링들에서 작용하는 물리적 원리들 및 기하학 구조의 관계의 초기(및 비제한적인) 예시로서 사용될 수 있다. 볼이 상위와 하위 하중-베어링 표면들 사이에 놓여 잇고, 특정한 경우에는 이러한 베어링 표면 중 하나 또는 양자의 중심 정점들 또는 오목부에 놓여 있을 수 있기 때문에, 베어링에 지진 충격과 같은 횡력의 인가시에, 이들 오목부들로부터의 볼의 변위에 대한 일부 초기 저항이 있을 수 있다. 이 저항은 인가된 횡력이 충분히 작은 경우에 2개의 베어링 표면들의 서로에 관한 임의의 실질적인 변위를 방지하기에 충분할 수 있다. 따라서, 중심 정점들의 구 형상이 존재하는 경우, 이는 볼을 중심 정점 내에 남아 있도록 몰아대는 초기 복원력을 제공한다. 이러한 복원력은 횡력이 인가되는 방향에 관계없이 동일하다.
본 발명의 목적을 위해, 일 실시예에서, 하중 베어링 표면의 중심은 더 작은 진동들에 대한 격리 베어링의 민감도를 증가시키기 위해 중심 정점 또는 오목부가 없을 수 있다.
그러나, 베어링 표면이 중심 정점 또는 오목부를 가지면, 바람직하게는, 정점 또는 오목부는 위에서 볼 때 실질적으로 원형이고, 롤링 볼의 직경의 적어도 1/2, 또는 롤링 볼의 직경의 적어도 2/3, 또는 적어도 롤링 볼의 직경, 또는 롤링 볼의 직경의 적어도 1.5배, 또는 롤링 볼의 직경의 적어도 2배, 또는 그 이상이다.
베어링 표면이 중심 정점 또는 오목부를 가지면, 매우 바람직하게는, 롤링 볼의 직경의 대략 1/2, 또는 롤링 볼의 직경의 대략 2/3, 또는 대략 롤링 볼의 직경, 또는 롤링 볼의 직경의 대략 1.5배, 또는 롤링 볼의 직경의 대략 2배이다.
베어링이 중심 정점들을 갖는지의 여부에 관계없이, 초기 횡력이 충분히 크면, 베어링의 판들은 롤링 볼의 작용을 통해 인가된 힘에 의해 서로에 대해 이동할 것이다. 이것은, 인가된 횡력이 원뿔형의 리세스된 표면을 따라 볼을 몰아대기에 충분히 강하다는 것을 의미한다. 이것은, 상위 베어링 표면 또는 볼(또는 양자)이 요구된 플랫폼의 상위판에 배치된 하중의 중량 및 중력에 거슬러 "오르막"으로 이동하는 것을 요구한다. 따라서, 횡력은 수직 "위치 에너지"로서 일시적으로 부분적으로 저장된다.
볼이 리세스된 베어링 표면상에 위치하면, 볼-인-콘 베어링에서, 리세스된 베어링 표면이 일정한 기울기를 갖기 때문에, 물리적 현상은 경사면상에 배치된 물체에 관한 것과 유사하다. 단순화를 위해, 도 1은 주로 하위 리세스된 표면 및 볼을 예시하지만, 롤링 볼상에 "부유"하고 롤링 볼에 의해 지지되는 상위 리세스된 표면에도 유사한 원리들이 (비록 미러 이미지이기는 하지만) 적용된다는 점을 이해한다.
따라서, 도 1은 참조하면, Fg는 mg와 동일하고, 여기서 m은 볼과 상위판에 의해 볼에 전달된 하중의 결합된 중량이고, g는 중력 가속도(9.81 m/s2)이다. Fg가 경사면상에서 하향으로 가해지지만, Fg는 2개의 벡터: FN(평면의 표면에 수직으로 연장하는 수직력) 및 Fp로 이루어진다. 볼의 형상으로 인해, Fp에 대항하는 힘(Ff; 마찰력)은 최소이고, 따라서, 이 도면에서는 무시된다.
벡터들(Fp 및 FN) 각각의 크기는 경사진 기울기의 각도 및 Fg의 크기에 의해 좌우되고, 피타고라스 이론으로부터 기하학적으로 계산될 수 있고, 여기서, Fg 2=FN 2 + Fp 2이다. 따라서, Fp는 리세스된 표면과 수평선 사이의 각이 또한 일정한 한은 일정하다.
따라서, 횡 모션이 상위 또는 하위 리세스된 베어링 표면 중 어느 하나 또는 양자상에서 볼의 변위를 초래하면, Fp("복원력")는 볼-인-콘 표면의 원뿔 특성으로 인해 일정하다.
이제, 베어링의 중심 영역에서 비교적 완만한 기울기(예를 들어, 거의 수평)와 결합될 때 매우 얕은 중심 정점 또는 오목부를 갖는(또는 이러한 특징이 전체적으로 부족한) 베어링 표면이, 바닥판에 대해 격리 베어링의 상부판을 이동시키는 데 상당한 힘을 요구하는 깊은 중심 정점 또는 가파른 기울기의 영역을 갖는 것보다는 다수의 데이터 센터들에서 나타나는 "보통의" 진동에 훨씬 더 민감할 것이라는 것이 명백하게 이해될 것이다.
명백하게는, (원뿔보다는) 오목 형상의 중심부를 갖는 베어링 표면에서도 마찬가지이다. 따라서, 단면에서, 오목 중심 베어링 표면은 원의 호일 것이다. 호의 깊이는 아래의 수학식에 따라 표현될 수 있다.
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여기서, L은 섹터의 호의 길이이고, θ°는 원의 각도이고, r은 원의 반경이다.
매우 바람직하게는, 호의 곡률은 90° 이하, 또는 약 45° 이하, 또는 약 40°도 이하 또는 약 35°도 이하 또는 약 30°도 이하 또는 약 25°도 이하, 또는 약 20°도 이하 또는 약 15°도 이하 또는 약 10°도 이하, 또는 약 5° 이하, 또는 약 2.5°도 이하의 중심각을 갖는 원형 섹터에 대응할 것이다. 일정한 호 길이(또는 베어링의 오목 중심부의 일정한 영역)에 대해, 작아지는 원의 각도는 증가하는 반경을 갖는 원의 섹터에 대응한다는 것도 알 것이다. 원의 각도가 작을수록 곡선은 더 얕고, 베어링 표면의 중심부는 예를 들어, 데이터 센터에서 일반적으로 발견되는 진동으로 인해 경험되는 것과 같은 작은 진동에 더 많이 반응할 것이다.
곡선 베어링 표면의 전체 물리적 현상은 상술한 볼-인-콘 베어링의 설명을 참조하여 설명될 수 있다. 베어링 표면이 상이한 단면 형상(예를 들어, 오목 형상)을 가져서 횡 변위의 함수로서 수직 변위가 일정하지 않으면, 롤링 볼이 이동한 횡 거리의 함수로서 복원력(Fp)의 크기가 또한 일정하지 않다. 예를 들어, 베어링 표면의 단면이 선형이기보다는 오목 곡선(즉, 원호)이면, 단면에서 볼 때, 베어링 표면의 주변까지의 베어링 표면의 중심을 통한 반경은 일정한 (선형) 기울기보다는 비선형 곡선을 산출할 것이다. 따라서, 베어링의 중심으로부터의 거리의 함수로서의 복원력(Fp)은 리세스된 표면이 오목하면 일정하지 않을 것이다. 오히려, 복원력(및 이동된 수직 거리)은 볼의 베어링의 중심으로부터 이동한 거리의 함수로서 증가할 것이다(즉, 곡선의 기울기의 가파름이 증가하는, 베어링 표면의 주변을 향해). 오목 곡선에서, 복원력의 변화율은 일정하지만 복원력 자체는 일정하지 않다. 따라서, 베어링 표면의 중심으로부터 이동한 횡 거리의 각각의 단위로, 이동한 수직 거리가 클수록, 구가 이러한 횡 거리를 이동하게 하는 데 요구되는 힘이 더 크고, 복원력이 더 크다.
(다양한 포물선 또는 다른 오목 곡선과 같은) 다른 단순한 평면 개방 곡선들은 이동한 횡 거리의 함수로서 기울기 또는 기울기의 변화율 어느 것도 일정하지 않다는 점을 제외하고는 오목 곡선과 동일한 기본 특징을 갖는다. 따라서, 볼이 베어링의 중심으로부터 베어링 표면의 주변을 향해 이동할 때, 이동한 횡 거리의 함수로서 수직 변위의 변화는 곡선의 형상에 따라 상이한 일정하지 않은 레이트로 증가한다.
본 발명에서는 놀랍게도, 특히, 격리 베어링이 격렬한 진동을 받고 (격리 플랫폼, 트랙, 또는 플로어에서와 같이) 다른 격리 베어링과 협력하여 사용될 때, 롤링 볼 격리 베어링의 하중-베어링 표면에 대한 최적의 구성은 1보다 많은 형상의 조합이라는 것을 발견하였다. 바람직한 실시예에서, 단면에서 볼 때, 상위 또는 하위 하중-베어링 표면 중 적어도 하나는 확대된(즉, 작은 원의 각도를 갖는 원 섹터의 호에 대응하는) 오목 중심 베어링부를 갖고, 베어링의 주변 주위의 경계는 원뿔 베어링에서와 같이 일정한 기울기의 영역을 포함한다.
다르게는, 본 발명의 범위 내에 여전히 있는 덜 바람직한 베어링 표면은 단면 포물선 곡선을 포함할 수 있어서, 기울기 또는 곡선은 베어링의 중심에서 아주 얕고 베어링의 에지를 향해 경사가 증가하게 된다. 상기 단락에서 설명한 베어링 표면과 유사하게, 이러한 베어링 표면은 자동화 장비, 이웃하는 HDD, 에어컨 등에 의해 초래된 것과 같은 작은 진동에 민감할 것이고 또한 베어링의 에지에서의 중력에 대한 수직 변위로서 (더 높은 진폭의 지진 진동과 같은) 상당한 위치 에너지의 증가량을 저장하도록 설계될 것이다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은 롤링 볼 격리 베어링이 더욱 견실하게 작동하는 경향이 있고, 하중-베어링 표면들 중 어느 하나 또는 양자가 롤링 볼의 대략 직경의 중심 구형 오목부를 갖지 않거나, 중심에서 매우 얕은 오목부를 갖는 경우에 덜 파괴적인 고조파 공진을 생성할 것임을 발견하였다.
바람직하게는, 각 하중-베어링 표면 또는 "접시"의 단면의 곡선 및 각도의 형상들은, 지진 이벤트에 의해 초래된 입력 전단력 가속도에 관계없이, 출력이 최대 가속도로 제한되도록 하는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 입력 전단력이 약 0.3g, 또는 약 0.35g, 또는 약 0.4g, 약 0.5g, 또는 약 0.6g, 또는 약 0.7g, 또는 약 0.8g, 또는 약 0.9g, 또는 약 1.0g 이상일 때에도, 출력 가속도는 접시의 조합된 곡선 및 각도에 의해 약 0.1g 이하로 제한될 수 있다.
다른 실시예에서, 입력 전단력이 약 0.3g, 또는 약 0.35g, 또는 약 0.4g, 약 0.5g, 또는 약 0.6g, 또는 약 0.7g, 또는 약 0.8g, 또는 약 0.9g, 또는 약 1.0g 이상일 때에도, 출력 가속도는 접시의 조합된 곡선 및 각도에 의해 약 0.8g 이하로 제한될 수 있다.
다른 실시예에서, 입력 전단력이 약 0.3g, 또는 약 0.35g, 또는 약 0.4g, 약 0.5g, 또는 약 0.6g, 또는 약 0.7g, 또는 약 0.8g, 또는 약 0.9g, 또는 약 1.0g 이상일 때에도, 출력 가속도는 접시의 조합된 곡선 및 각도에 의해 약 0.75g 이하로 제한될 수 있다.
입력 전단력의 감쇠는 베이스 전단 입력의 함수이다. 따라서, 퍼센티지 감쇠는 약 66%까지, 또는 약 71%까지, 또는 약 75%까지, 또는 약 80%까지, 또는 약 83%까지, 또는 약 86%까지, 또는 약 88%까지, 또는 90% 이상까지일 수 있다.
상기 제시된 입력 전단력, 출력 전단력 및 퍼센티지 감쇠의 범위는 리스트된 임의의 2개의 최대값과 최소값 사이의 모든 포인트들 및 0보다 큰 값으로부터 리스트된 임의의 이러한 최대값까지의 임의의 범위를 구체적으로 개시하며, 구체적으로 개시하려고 의도되어 있음을 이해할 것이다.
베어링 표면의 코팅되고 코팅되지 않은 부분들
바람직한 실시예에서 이전에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 얕은 중심 정점 또는 오목부를 갖거나 전혀 갖지 않는 비교적 얕은 중심부를 갖고, 중심으로부터 주변으로의 베어링의 기울기의 변화가 증가하고 일정하지 않도록 (오목 중심 및 원뿔 주변과 같은) 상이한 단면 형상들의 조합 또는 포물선 형상을 갖는 여기에 제공된 바와 같은 베어링 표면을 포함한다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은 비교적 마찰이 없는(예를 들어, 엘라스토머 코팅 또는 시트로 코팅되지 않은 중심부에서의 베어링의 표면을 갖는) 중심부를 포함하여, 자동화 장비, 이웃하는 HDD, 에어컨 등으로 인한 데이터 센터에서 경험되는 것과 같은 작은 진동에 민감하고, 여기서, 베어링의 나머지 부분은 지진 진동과 같은 더욱 상당한 진동에서의 공진을 감소시키면서 방진 효과 및 증가하는 베어링 안정성을 제공하기 위해 고무, 네오프렌 또는 다른 엘라스토머 재료와 같은 방진 재료로 코팅된다.
일반적으로, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 본 발명의 격리 베어링들, 또는 이러한 격리 베어링들을 사용하여 이루어진 플랫폼들, 플로어들 또는 기구들은, 제한 없이, 원뿔 오목부, 오목부, 및/또는 포물선 오목부 및 다른 곡선 형상들과 같은 2개 이상의 상이한 단면 형상들(또는 포물선 형상과 같은 복합 형상)의 조합을 갖는 상위 또는 격리판 또는 "접시", 및 하위 또는 베어링판 또는 "접시"를 포함할 수 있다. 바람직한 구성에서, 접시들의 하중-베어링 표면들은 접시의 중심으로부터 접시의 주변으로 또는 임의의 다른 방향으로 실질적으로 방사하는 융기부들 또는 오목부들을 포함하지 않지만, 단면 형상들 사이에 불연속성의 환형의 동심 영역들이 존재할 수 있다.
바람직하게는, 반드시는 아니지만, 상위판 및 하위판은 그들의 대향하는 표면들에서 실질적으로 유사하거나 동일하다. 이러한 격리 베어링들 또는 플랫폼들에서, 상위판은 하나 이상의 하중을 지지하고, 하위판은 베어링 또는 플랫폼 아래의 플로어, 토대, 표면 또는 영역에 직접적으로 또는 간접적으로 접촉한다. 상위판과 하위판들 또는 접시들 사이에, 대향하는 리세스된 복합 베어링(compound bearing) 표면들로부터 형성된 캐비티 또는 캐비티들 내에 하나 이상의 강체의 구형 롤링 볼이 배치되어서, 상위판 및 하위판이 볼 상에서 롤링함으로써 서로에 대해 변위할 수 있게 한다. "합성 베어링 표면" 또는 "합성 베어링" 또는 "복합 베어링"은, 베어링 표면의 리세스 또는 만입부의 단면 형상이 하나보다 많은 곡선 또는 라인의 합성, 적어도 하나의 곡선 및 라인의 혼합, 또는 일정하지 않은 기울기 또는 일정하지 않은 기울기 변화율을 갖는 포물선과 같은 복잡한 곡선을 포함한다는 것을 의미한다.
구들 또는 볼들은 바람직하게는 스테인리스 강과 같은 금속으로 이루어지지만, 덜 바람직한 실시예에서는, 플라스틱, 경질 고무 등과 같은 폴리머를 포함하는 임의의 충분한 강체의 재료로 이루어질 수 있다. 특정한 실시예들에서, 구들 또는 볼들은 이러한 엘라스토머 폴리머로 이루어지거나 코팅되지 않는다.
당업자는, 유사한 강도의 베어링 표면과 접촉하는 스테인리스 강 볼과 같은 단단한 강체 볼이 최소의 마찰을 가질 것이고, 따라서 이러한 베어링은 본 발명의 데이터 센터 애플리케이션에서 페이로드에 대한 진동 영향을 감소시키는 데 사용하기에 일반적으로 바람직하다는 것을 인식할 것이다.
진동 스펙트럼의 다른 단부에서, 횡력(예를 들어, 지진 진동의 형태)이 베어링에 적용될 때, 상위판은 하위판에 대하여 횡으로 변위되어서, 그 사이의 강체 볼 또는 볼들은 임의의 방향으로, 만약 충분하게 강하고 강체이고 완충(dampening)이 없는 경우에는, 각각의 오목부들 또는 캐비티들에 관하여 거의 무마찰 방식으로 자유롭게 롤링하고 회전한다. 볼 또는 볼들은 베어링이 베어링 표면을 따라 더 높은 고도로 상승됨으로써 위치 에너지로서 진동의 에너지를 저장하게 하여, 볼(들)은 상위판 및 하위판과 실질적으로 접촉을 유지하고, 따라서, 상위판 및 하위판은 서로 간접적으로 접촉을 유지한다. 하위판 및/또는 상위판의 격리 베어링 표면들의 원뿔 및 오목(또는 다른 곡선 형상), 또는 포물선 형상들의 조합에 적어도 부분적으로 기인하여, 구조물에 작용하는 중력, 및 구조물의 중량은 베어링 또는 플랫폼을 그것의 원래의 위치에 복원하려는 횡력 성분을 발생시키고, 상위판(들)은 하위판보다 실질적으로 위에 위치한다.
외력이 충분하게 강하거나 오래 지속되는 경우에, 또는 베어링 또는 플랫폼이 충분한 안정성이 없는 경우에, 베어링의 상위판 및 하위판은 볼 또는 구가 베어링으로부터 떨어져 고장을 초래할 수 있는 충분한 힘으로 횡으로 강제로 이동될 수 있다. 이러한 만일의 사태는 격리 플랫폼 또는 플로어를 포함하는 베어링 또는 복수의 베어링들(예를 들어, 각각이 참조로서 그 전체 내용이 여기 포함되는 미국 특허 제7,784,225호 및 미국 특허 공개 번호 제2007/0261323호 참조)에 의해 지지된 구조물, 장비 또는 다른 하중에 대해 명백한 재해일 수 있고, 예를 들어, 본 발명의 격리 베어링의 사용, 판들 또는 팬들을 함께 유지하는 속박 스트랩의 사용, 또는 2개의 베어링 표면들 사이에 구 또는 볼을 유지하는 "볼 속박" 디바이스 중 하나 이상을 포함하는 다양한 수단에 의해 회피될 수 있다.
베어링, 플로어 또는 격리 플랫폼의 안정성은 하중의 중량 분포에 비교하여 "풋프린트"(폭 대 높이)의 크기를 통해 증가된다. 예를 들어, 플랫폼을 고려할 때, 제1 팬 구조(예를 들어, 상기 논의한 타입의 4개의 베어링들을 포함)의 정점들 사이의 거리는 바람직하게는 페이로드의 높이, 폭 및/또는 깊이에 관하여 1.25 미만의 비율을 갖는다. 추가로, 바람직하게는, 페이로드의 총 중량의 1/2 미만이 페이로드의 상반부에 있다.
추가로, 상위판과 하위판 사이 및 이들을 링크하는 스트랩이 부착될 수 있어서, 판들 사이의 횡 변위를 허용하지만 판들의 원치않는 분리를 방지한다. 이들 스트랩들에 추가하여, 또는 그 대신에, 예를 들어, 참조로 그 전체 내용이 여기에 포함되는 Moreno & Hubbard에 의한 미국 특허 출원 제12/567,548호에서 발견되는 하나 이상의 격리 베어링 속박이 또한 사용될 수 있어서, 판들 사이의 롤링 구로 인한 베어링의 횡 변위를 자유롭게 허용하지만, 판들의 원치않은 분리 및/또는 상위판과 하위판 사이로부터 롤링 구 또는 구들 자체의 분리 또는 빠져나옴으로 인한 베어링 고장을 방지한다.
따라서, 정리하면, 본 발명의 롤링 볼 격리 베어링들은 격리 베어링들의 설계에서의 상당한 발전을 포함하고, 이러한 베어링들은 베어링 표면의 리세스 또는 만입부에 대한 복합 단면 형상(상이한 곡선들 및/또는 기울기 또는 포물선 형상)을 갖도록 설계되어서, 약한 진동에서보다는 강한 진동에서 더 큰 복원력을 제공한다. 따라서, 이러한 베어링들은 강한 지진의 경우에 베어링 고장 또는 고조파 진동에 대한 감소된 경향으로 강한 지진 진동을 견딘다. 바람직하게는, 반드시는 아니지만, 적어도 하나의 베어링 표면의 적어도 주변 영역 상의 엘라스토머 재료의 코팅, 라미네이트, 또는 다른 층은 이러한 강한 진동의 영향을 감쇠시키는 것을 돕는다.
동시에, 본 발명의 바람직한 실시예들에서, 베어링 표면의 중심부는 완만하게 만곡되거나 기울어지고, 데이터 센터, 발전소, IT 센터 등과 같은 상업 또는 산업 환경에서 경험되는 바와 같은 작은 진동으로부터 페이로드를 격리하기 위해 베어링의 민감도를 강화하도록 엘라스토머 커버링으로 코팅되지 않고 유지된다. 이러한 방식으로, HDD, 다른 자동화 장비, 에어컨 및 난방 시스템 및 유사한 진동 초래 기계에 의해 초래된 외부 진동이 "보통의" 진동에 기여하는 경우에, 본 발명의 격리 베어링들은 페이로드에 가속도의 민감한 감쇠를 제공하면서, 더 높은 진폭의 지진 이벤트들에 대한 견실한 격리 보호를 또한 제공한다.
본 발명의 추가의 양태들은 첨부한 도면들과 함께 명세서에서 설명하는 비제한적인 실시예들 및 청구항들을 검토함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 경사면상의 롤링 볼에 대한 힘 벡터들을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 복합 베어링의 실시예의 베어링 표면의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 복합 베어링의 실시예의 에지의 측면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 복합 베어링들을 갖는 연장가능한 격리 플랫폼의 분해 사시도이다.
도 5는 베어링의 중심 원형부를 제외한 베어링 표면의 상부에 엘라스토머 코팅이 적용되는 도 2의 롤링 볼 격리 베어링의 베어링 표면의 평면도이다.
도 1은 볼 및 콘 타입 롤링 볼 베어링을 참조하여 상술하였다.
도 2는 본 발명의 복합 베어링의 바람직한 실시예를 도시한다. 이러한 도면에서, 베어링(또는 "접시")의 하중 베어링부는, 평면도에서, 구형 곡선과 같은 만곡된 단면 영역을 포함하는 동심 중심 영역(101), 및 중심 영역을 둘러싸고 원형 하중 베어링 영역의 주변에서 융기된 립(raised lip)(105)과 중심 영역(101)을 링크하는 평편한 기울어진 표면을 포함하는 환형 영역(103)을 갖는 실질적으로 원형의 하중-베어링 표면을 포함한다. 바람직하게는, 중심 영역(101)은 베어링이 전단력을 받지 않을 때 볼이 그 안에 놓일 중심 딤플(central dimple)을 포함하지 않는다. 그러나, 다른 실시예들에서는, 베어링은 베어링이 정지해 있을 때 볼이 그 안에 놓일 중심 딤플을 포함할 수 있다.
여전히 도 2를 참조하면, 바람직한 실시예에서, 포인트(a)로부터 포인트(a')까지 연장하는 선분에서, 중심 영역(101)의 직경 대 하중-베어링 표면의 나머지(환형 영역(103) 및 립 영역(105))의 비율은 약 2:1이다. 따라서, 접시의 총 직경이 12인치인 바람직한 실시예에서, 이러한 비율을 갖는 접시는 약 8인치의 중심 영역 직경을 갖고, (선분이 2회 통과하는) 환형 영역은 약 2인치의 폭을 갖는다. 대부분의 이러한 환형 영역(약 1.625인치)은 평편하고 경사진 표면이고, 융기된 립은 2인치 환형 영역 중 약 0.375인치를 포함한다. 당업자는 중심 만곡된 영역(101)의 직경 대 하중-베어링 표면의 나머지(선형 환형 영역(103) 및 립 영역(105))의 이러한 비율이 베어링 표면의 리세스된 영역의 깊이 및 형상에 부분적으로 의존하여 상이한 값들을 갖도록 배열될 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 이들 비율은 예를 들어, 약 3:1, 또는 약 2:1, 또는 약 1:1, 또는 약 1:2 또는 약 1:3일 수 있다.
도 3은 본 발명의 복합 접시의 동일한 실시예의 주변부를 단면도로 도시한다. 도시되어 있는 바와 같이, 중심의 오목한 만곡된 영역(101)과 평편한 경사진 부분(103) 사이의 경계(107)가 도시되어 있고, 이러한 평편한 영역의 대략 1.6인치 길이는 0.25인치 상승하고, 약 0.25/1.6 즉 약 0.156과 동일한 일정한 기울기를 갖는다. 접시의 실질적으로 평편한 경사진 영역(103)과 립(105) 사이의 경계(109)가 도시되어 있고, 립은 실질적으로 일정한 기울기로 상승한다. 이러한 실시예에서, 기울기는 대략 0.125인치의 수평 길이에서 대략 0.25인치의 수직 상승, 즉 대략 2이다. 립은 판의 에지에 도달하기 이전에 약 0.25인치에 대해 수평이 된다. 이러한 경우에서, 중심의 구형으로 만곡된 영역(101)은 약 86인치의 곡률의 반경을 갖고, 이것은 약 86인치의 반경을 갖는 원호에 대응한다는 것을 의미한다.
당업자는 상술한 바에 기초하여, 상술한 실시예가 본 발명의 다양한 가능한 실시예들 중 단지 하나라는 것을 즉시 인식할 것이다. 특히, 중심의 오목한 만곡된 영역(101)의 정확한 곡률은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 (예를 들어, 포물선 형상으로) 변화될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 격리 베어링 표면의 평면도이고, 여기에서, 선형 영역(103) 및 오목한 만곡된 영역(101)이 도시되어 있다. 영역(101)의 중심 원형부(111)는 코팅되지 않은 채로 남겨지거나 커버되고, 베어링 표면의 나머지(이 경우, 오목한 만곡된 영역(101)의 주변부를 포함함)는 방진 엘라스토머 코팅, 라미네이트, 또는 층(113)으로 커버된다. 따라서, 이러한 베어링은 예를 들어, 데이터 센터, 발전소 및 IT 센터 환경에서 발견되는 일상적인 "보통의" 진동에 민감하게 유지되면서 강한 지진 진동을 감쇠시키는 데 최적화된다.
본 개시물에 기초하여, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 합성 베어링이 덜 심한 지진 또는 진동에서 다소 더 큰 복원력을 제공하고 바람직한 실시예에서 동시에 일상적인 환경 진동으로부터 장비를 격리하는 역할을 할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 추가로, 총 수평 변위는 더 강한 지진에서 단순한 원뿔 또는 오목한 하중-베어링 표면을 갖는 경우에서보다 작을 것이다. 진동이 롤링 볼이 경계(107)를 가로지르게 할 만큼 충분히 강하면, 복원력은 볼이 평편한 경사진 영역(103) 위로 이동하는 동안 일정한 비율로 증가하여서, 진동이 진정된 이후에 상위판이 평형상태로 복귀하려 할 때 베어링(또는 베어링 상에 배치된 하중)의 과도한 흔들림의 방지를 돕는다.
특정한 실시예들에서, 작은 중심의 구형의 만곡된 딤플 또는 리세스(또는 얕은 중심 리세스)의 부족은 또한 강한 진동 동안 더욱 평활하게 동작하는 격리 베어링에 기여한다. 이러한 리세스가 없으면, 격리 베어링은 고조파 공진으로 인해 고장나거나 손상될 가능성이 적다.
바람직하게는, 반드시는 아니지만, 베어링에서의 대향하는 판들은 실질적으로 상술한 바와 같은 복합의 만곡되고 평편하게 각이 진 단면의 만입부를 포함하는 실질적으로 동일한 하중-베어링 표면을 갖는다. 격리 베어링이 통상적으로 각각 단일 리세스를 갖는 단일 쌍의 하중 베어링 판들(리세스-포함 판들) 및 그 판들 사이에 롤링 강체 볼을 갖지만, 특정한 실시예에서, 단일 접시가 하나보다 많은 리세스를 갖도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 여기에 참조로 이전에 포함된 미국 특허 제5,599,106호의 도 2는 4개의 리세스를 갖는 단일 "접시"를 도시한다. 그러나, 대부분의 애플리케이션들에서, 각각 단 하나의 베어링만을 포함하는 다중의 판들을 갖는 장비를 제조하고 사용하는 것이 더 쉬울 수 있다.
본 발명의 복합 베어링들을 사용하여, 격리 플랫폼들, 격리 플로어들 등과 같은 다양한 장치가 제조될 수 있다. 미국 특허 제7,784,225호는 격리 플랫폼들에 관한 것이고, 미국 특허 출원 공개 번호 제2007/0261323호는 지진에 안정된 플로어링에 관한 것이고, 이들 발명 양자는 본 복합 격리 베어링의 혁신으로부터 이익을 얻을 수 있다.
도 4는 이러한 장치의 특히 바람직한 실시예를 도시하고, 연장가능한 격리 플랫폼 또는 트랙이 민감한 컴퓨터 또는 연구소 장비 등과 같은 페이로드를 지지하는 본 발명의 격리 베어링들을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 트랙 또는 격리 플랫폼은 복수의 링크된 격리 플랫폼들을 포함할 수 있고, 도 4에 분해도 형태로 도시된 바와 같은 이러한 격리 플랫폼 각각은,
a) 하중-베어링 재료(203)로 이루어진 적어도 2개의 상향 대면하는 리세스들을 갖는 제1 사이드 및 상기 제1 사이드의 맞은편의 제2 사이드를 포함하는 실질적으로 평편한 직사각형이고 일반적으로 평면인 하위 팬 세그먼트(pan segment)(201);
b) 하중-베어링 재료(미도시)로 이루어진 적어도 2개의 하향 대면하는 리세스들을 갖는 제1 사이드 및 상기 제1 사이드의 맞은편의 제2 사이드를 포함하는 실질적으로 평편한 직사각형이고 일반적으로 평면인 상위 팬 세그먼트(205)를 포함하고,
여기서, 상기 하위 팬 세그먼트와 상기 상위 팬 세그먼트 사이에 대향하는 리세스들은 그 사이에 적어도 2개의 캐비티들을 정의하도록 정렬되고, 각 캐비티는 하위 팬 세그먼트 상에 상위 팬 세그먼트를 롤링가능하게 지지하는 적어도 하나의 강체 볼(207)을 포함하고, 이러한 각각의 격리 플랫폼은 복수의 강체 연결 부재들(209)을 사용하여 적어도 하나의 추가의 실질적으로 동일한 격리 플랫폼에 링크되도록 구성되고, 리세스들의 표면은 하나보다 많은 선형 기울기들의 조합, 하나보다 많은 곡선, 또는 기울기들과 곡선들의 조합을 포함하는 단면 프로파일을 갖는다. 바람직하게는, 강체 리세스된 베어링 표면들의 중심 원형 영역을 제외한 모두가 엘라스토머 코팅, 라미네이트 또는 시트로 코팅되거나 거기에 접합되어 방진(damping)을 제공한다.
도 4는 (상위 및 하위 팬 구조들 및 롤링 볼(들)을 포함하는) 하나의 격리 플랫폼, 또는 격리 플랫폼 유닛 또는 세그먼트가 하나의 다른 플랫폼, 유닛 또는 세그먼트에 링크된 것을 도시한다. 당업자는 이러한 각 플랫폼, 유닛 또는 세그먼트가 적어도 2개의 다른 동일한 플랫폼들, 유닛들 또는 세그먼트들에 링크될 수 있어서, 예를 들어, HDD, 컴퓨터 또는 다른 정교한 쉽게 손상되는 장비의 데이터 센터 룸에 격리 보호를 제공하기 위해 "트랙"이 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이러한 격리 플랫폼의 특정한 실시예들에서, 리세스들은 너트 및 볼트를 사용하거나, 팬에 용접하거나, 임의의 다른 충분하게 강한 부착 방법에 의한 것과 같은 지진 이벤트의 응력을 견디는 데 적합한 임의의 유효한 방법을 사용하여 상위 및 하위 팬 세그먼트들에 부착되는 개별 베어링판들 내에 포함된다. 팬 세그먼트들 자체는 강철, 금속 합금, 또는 지진 이벤트에서 마주칠 것으로 예상되는 휨, 뒤틀림 및 유사한 응력을 견디기 위한 경도를 갖는 충분하게 강체이고 강한 폴리머와 같은 강체 재료로 이루어진다.
다른 실시예들에서, 전체 팬은 단일 판을 포함할 수 있고, 이러한 각 판은 본 발명의 복수의 복합 리세스들을 갖는다. 따라서, 이러한 실시예에서는, 다른 구성들에서와 같이 팬에 판들을 볼트로 죄기, 용접하기, 또는 다른 방법으로 부착하기에 대한 필요성이 없고, 그 이유는 이들이 모두 단일화된 판의 부분이기 때문이다. 그러나, 이러한 실시예는 상기와 같이 판들이 팬에 부착되는 구성보다 더 무겁고 제조하는 데 더욱 고가일 수 있고, 따라서, 이러한 "단일판" 복합 베어링을 제조하는 비용이 페이로드 중량 또는 다른 고려사항에 의해 정당화될 때 특히 유리할 수 있다. 이러한 단일판 복합 베어링들은 또한, 빌딩, 다리 등과 같은 초대형 하중에 적용가능할 수 있다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 복합 베어링(들)을 포함하는 격리 플랫폼은 2개의 실질적으로 평편한 직사각형이고 일반적으로 평면인 팬 세그먼트들을 포함할 수 있고, 각 팬 세그먼트는 하중-베어링 재료로 이루어진 적어도 2개의 리세스들을 갖고 단면 형상들의 조합을 갖는 제1 사이드 및 상기 제1 사이드의 맞은편의 제2 사이드를 갖고, 하위 팬 표면 및 상위 팬 표면의 리세스들은 서로 대면하여 상위 팬 세그먼트를 롤링가능하게 지지하는 적어도 하나의 강체 볼을 갖는 적어도 2개의 캐비티를 형성한다. 각 팬 세그먼트가 예를 들어, 2개의 캐비티들을 가질 때, 격리 플랫폼은 단일 세그먼트로서 불안정해지는 경향이 있을 것임은 명백할 것이다. 이것은 예를 들어, 도 4에서 연결 부재들(209)에 의해 링크된 2개의 격리 플랫폼들 중 단지 하나만을 고려할 때 알 수 있다. 이러한 플랫폼은 적어도 하나의 다른 이러한 팬 세그먼트에 결합될 때 안정해진다.
따라서, 복합 베어링을 포함하는 격리 플랫폼은 실질적으로 직사각형 형상일 수 있으며, 2개의 캐비티들을 포함할 수 있고, 이러한 각 캐비티는 강체 롤링 볼을 포함한다. 이러한 구성에서, 격리 플랫폼은 일반적으로, 충분한 안정성을 가져 유효하게 기능하기 위해, 바람직하게는 적어도 하나의 다른 격리 플랫폼 유닛 또는 세그먼트에 강건하게 그리고 강하게 연결될 필요가 있을 것이다. 다른 격리 플랫폼에의 강건하고 강한 연결을 제공하는 것은 지진 응력을 받을 때 각 격리 플랫폼 세그먼트의 이동을 동기화하는 역할을 한다.
따라서, 다른 실시예에서, 본 발명의 복합 베어링이 격리 플랫폼에서 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예는 수평으로 연장하는 "타이(tie)"들을 갖는 상술한 "트랙" 또는 연장된 버전의 격리 플랫폼을 포함할 수 있고, 이러한 각 타이는 2개의 캐비티들 및 이러한 각 캐비티 내에 강체 롤링 볼을 포함하는 볼을 갖는 실질적으로 직사각형의 격리 플랫폼 유닛 또는 세그먼트를 포함하고, 여기서, 타이들은 바람직하게는 서로에 대해 평행으로 배열되고, 상위 및 하위 팬 구조들이 하나 이상의 강체 연결 부재를 사용하여 각각 연결된다. 바람직하게는, 각 타이의 상위 및 하위 팬 표면들은 2개의 횡으로 부착된 강체 연결 부재들을 사용하여 각각 연결된다.
외부 진동에 응답하여, 링크된 2개 이상의 상위판 세그먼트들 각각은 링크된 2개 이상의 하위판 세그먼트들에 대하여 함께 횡으로 변위되어서, 상위판과 하위판 사이의 강체 볼들은 그들의 각각의 베어링 표면들에 관하여 롤링하여서, 볼들 및/또는 베어링 표면들을 더 높은 고도로 상승시키고, 여기서, 적어도 한 쌍의 대향하는 리세스들은 복합 리세스들, 예를 들어, 각(또는 적어도 하나의) 베어링 표면이 중심의 대략 구형의 만곡된 영역 및 평편한 경사진 표면을 포함하는 환형 영역을 갖는 단면 프로파일을 포함하는 리세스들을 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 환형 영역의 면적은 중심의 대략 구형의 만곡된 영역의 면적과 적어도 동일하다. 예를 들어, 환형 영역의 면적은 각 하중-베어링 표면의 중심의 대략 구형의 만곡된 영역의 면적과 동일할 수 있거나, 그 면적의 대략 1.1배, 또는 대략 1.2배, 또는 대략 1.3배, 또는 대략 1.4배 또는 대략 1.5배일 수 있거나 대략 1.5배보다 클 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 환형 영역은 중심 영역보다 다소 작은 면적은 가질 수 있다.
본 발명의 도면들에 예시된 본 발명의 다른 실시예들에서, 하위 베어링 및 격리판에서의 오목부들 및/또는 캐비티들은 다양한 형상들의 캐비티들, 리세스들, 홈들, 또는 홈들의 조합들을 정의하는 변화된 표면들을 가질 수 있다.
사전에, 당업자는 아래의 설명이 단지 예시적인 실시예들이고, 본 발명의 범위, 적용가능성, 또는 다양한 가능한 구성들을 어떠한 방식으로든 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 오히려, 아래의 설명은 본 발명의 다양한 실시예들 또는 대안의 구성들을 구현하는 편리한 예시를 단지 제공한다. 예를 들어, 첨부한 청구항들에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여기에서의 예시적인 실시예들에 설명된 엘리먼트들의 설계 및 배열에서 다양한 변화가 이루어질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 이전에 알려진 오직 원뿔 또는 오목 하중 베어링 표면들보다는, 판들 또는 팬들 각각이 대응하는 리세스된 표면들, 예를 들어, 그 사이에 복수의 원뿔 또는 구형 또는 포물선 캐비티들을 생성하는 오목, 일반적으로 원뿔 표면들, 구형, 또는 포물선 표면들의 조합을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일반적으로, 방사형 또는 선형 표면들의 임의의 적합한 조합이 본 발명에 따른 리세스들과 관련하여 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 표면들은 예를 들어, 연속 기울기 또는 변화하는 연속 기울기의 조합을 가질 수 있다.
여기에 설명한 예시적인 실시예들에서 더 구체적으로, 하향 및 상향 베어링 표면들은 강체 구형 볼들의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 중심 정점들을 포함할 수 있어서 약간의 외력의 경우에서 장치의 이동을 방지할 수 있다. 그러나, 장치가 상당한 진동 이후에 활성일 때 공진 및 고조파 교란을 방지하기 위해 정점들이 얕은 것이(또는 대안의 실시예에서는 존재하지 않아도) 바람직할 수 있다. 추가로, 베어링 표면이 중심의 정점들과 리세스 주변부들을 연속(선형 또는 만곡된) 또는 변화하는 기울기로 연결하도록 표면들은 베어링 표면들을 둘러싸는 리세스 주변부들을 가질 수 있다. 따라서, 구형 볼들의 곡률 및 하향 및 상향 베어링 표면들은, 구형 볼들 및 상위 및 하위판들이 서로에 대해 횡으로 변위할 때, 상위 및 하위판들의 수직 변위가 횡 변위보다 일반적으로 작도록 구성된다.
상술한 본 발명은 이해의 명확화를 위해 상세히 설명되었지만, 특정한 변경들이 첨부한 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 추가로, 특정한 실시예에 존재하는 것으로 여기에 예시된 특징들은 본 발명의 양태들에서, 그 특정한 실시예에 존재하는 것으로 이 특허 출원에서 예시되지 않은 특징들과 조합가능하도록 의도된다. 본 명세서에 인용된 모든 공개 및 특허 문헌은 각각이 개별적으로 나타내는 바와 동일한 정도로 모든 점에서 그들 전체가 참조로 여기에 각각 포함된다.

Claims (20)

  1. 페이로드를 지지하는 롤링 볼 격리 베어링으로서,
    a) 하위 베어링 표면을 포함하고 실질적으로 중심의 오목부를 갖는 제1 리세스를 포함하는 하위판;
    b) 상기 페이로드의 적어도 일부가 지지되고, 상위 베어링 표면을 포함하고 실질적으로 중심의 오목부를 갖는 제2 리세스를 포함하는 상위판 - 상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스는 서로 대향하여 캐비티를 형성함 -; 및
    c) 상기 캐비티 내에 위치하고, 상기 제1 리세스와 상기 제2 리세스의 조합된 깊이보다 넓은 직경을 갖고 상기 하위판의 하중 베어링 표면상에서 상기 상위판을 지지하는 강체 롤링 볼
    을 포함하고,
    상기 롤링 볼 격리 베어링은 진동으로 인해 상기 하위판이 이동하게 되는 경우, 상기 페이로드 및 상위판의 관성으로 인해 상기 롤링 볼이 상기 제1 리세스의 상기 중심 오목부로부터 상향으로 롤링하게 되도록 구성되고, 상기 제1 리세스 또는 상기 제2 리세스 중 어느 하나 또는 양자의 중심을 통과하는 단면이 상기 리세스의 표면을 따라,
    i) 직선 및 곡선,
    ii) 제1 곡선 및 상기 제1 곡선과 상이한 제2 곡선, 및
    iii) 제1 직선 및 상기 제1 직선과는 상이한 기울기를 갖는 제2 직선
    으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상들의 조합을 포함하는 라인을 정의하고,
    적어도 하나의 상기 리세스의 상기 하중 베어링 표면은 엘라스토머 폴리머(elastomeric polymer)로 라이닝되고, 상기 베어링의 중심부는 상기 엘라스토머 폴리머가 없는, 롤링 볼 격리 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 원뿔 형상인, 롤링 볼 격리 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 오목 형상인, 롤링 볼 격리 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스 중 적어도 하나는 원뿔 형상과 오목 형상의 조합을 포함하는 형상을 갖는, 롤링 볼 격리 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리세스의 단면 형상은 중심의 대략 오목의 만곡된 영역 및 평편한 경사진 표면을 포함하는 환형 영역을 갖는, 롤링 볼 격리 베어링.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 환형 영역의 면적은 중심의 대략 오목 영역의 면적과 적어도 동일한, 롤링 볼 격리 베어링.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 평편한 경사진 표면은 수직 상승 대 수평 길이의 비율이 대략 2인, 롤링 볼 격리 베어링.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 중심의 오목의 만곡된 영역은 약 86인치의 곡률 반경을 갖는, 롤링 볼 격리 베어링.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중심의 만곡된 영역은 포물선 형상을 갖는, 롤링 볼 격리 베어링.
  10. 적어도 2개의 링크된 격리 플랫폼들을 포함하는 연장가능한 격리 트랙으로서,
    각각의 격리 플랫폼은,
    a) 적어도 2개의 상향 대면하는 리세스들을 갖는 제1 사이드 및 상기 제1 사이드의 맞은편의 제2 사이드를 포함하는 실질적으로 평편한 직사각형이고 일반적으로 평면인 하위 팬 세그먼트; 및
    b) 상기 상향 대면하는 리세스들에 대향하도록 구성된 적어도 2개의 하향 대면하는 리세스들을 갖는 제1 사이드 및 상기 제1 사이드의 맞은편의 제2 사이드를 포함하는 실질적으로 평편한 직사각형이고 일반적으로 평면인 상위 팬 세그먼트
    를 포함하고,
    상기 대향하는 리세스들은 그 사이에 적어도 2개의 캐비티를 정의하도록 정렬되고, 각각의 캐비티는 상기 하위 팬 세그먼트 상에서 상기 상위 팬 세그먼트를 롤링가능하게 지지하는 적어도 하나의 강체 볼을 포함하고,
    적어도 하나의 리세스의 중심을 통과하는 단면은 상기 리세스의 표면을 따라,
    i) 직선 및 곡선,
    ii) 제1 곡선 및 상기 제1 곡선과 상이한 제2 곡선, 및
    iii) 제1 직선 및 상기 제1 직선과는 상이한 기울기를 갖는 제2 직선
    으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상들의 조합을 포함하는 라인을 정의하고,
    적어도 하나의 상기 리세스의 하중 베어링 표면은 엘라스토머 폴리머로 라이닝되고, 상기 베어링의 중심 원형부는 상기 엘라스토머 폴리머가 없고, 각각의 격리 플랫폼은 인접한 상위 팬 세그먼트들과 인접한 하위 팬 세그먼트들을 링크하는 복수의 강체 연결 부재를 사용하여 적어도 하나의 추가의 실질적으로 동일한 격리 플랫폼에 링크되도록 구성되는, 연장가능한 격리 트랙.
  11. 제10항에 있어서,
    적어도 2개의 연결 부재들이 격리 베어링의 사이드들을 따라 횡으로 배치되는, 연장가능한 격리 트랙.
  12. 제10항에 있어서,
    적어도 2개의 연결 부재들이 격리 플랫폼들의 대향하는 사이드들을 링크하는, 연장가능한 격리 트랙.
  13. 제10항에 있어서,
    복수의 연결 부재들에 의해 적어도 2개의 추가의 격리 플랫폼들에 링크된 적어도 하나의 격리 플랫폼을 포함하는, 연장가능한 격리 트랙.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리세스의 단면 형상은 중심의 대략 구형의 만곡된 영역 및 평편한 경사진 표면을 포함하는 환형 영역을 갖는, 연장가능한 격리 트랙.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 환형 영역의 면적은 상기 중심의 대략 구형의 영역의 면적과 적어도 동일한, 연장가능한 격리 트랙.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 평편한 경사진 표면은 수직 상승 대 수평 길이의 비율이 대략 2인, 연장가능한 격리 트랙.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 중심의 구형의 만곡된 영역은 약 86인치의 곡률 반경을 갖는, 연장가능한 격리 트랙.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 페이로드는 컴퓨터 장비인, 연장가능한 격리 트랙.
  19. 제10항에 있어서,
    격리 플랫폼들 사이의 갭은 전력 또는 데이터 케이블들로의 액세스를 허용하는, 연장가능한 격리 트랙.
  20. 데이터 센터, IT 센터 또는 발전소에서 일상적으로 발견되는 하드 디스크 드라이브(HDD), 다른 자동화 장비, 에어컨 및 난방 시스템 및 유사한 진동 초래 기계로 인한 진동으로부터 적어도 하나의 하드 디스크 드라이브를 포함하는 페이로드를 격리하는 방법으로서,
    복수의 격리 베어링들에 의해 지지된 표면상에 상기 하드 디스크 드라이브를 배치하는 단계를 포함하고,
    각각의 베어링은,
    a) 하위 베어링 표면을 포함하고 실질적으로 중심의 오목부를 갖는 제1 리세스를 포함하는 하위판;
    b) 상기 페이로드의 적어도 일부가 지지되고, 상위 베어링 표면을 포함하고 실질적으로 중심의 오목부를 갖는 제2 리세스를 포함하는 상위판 - 상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스는 서로 대향하여 캐비티를 형성함 -; 및
    c) 상기 캐비티 내에 위치하고, 상기 제1 리세스와 상기 제2 리세스의 조합된 깊이보다 넓은 직경을 갖고 상기 하위판의 하중 베어링 표면상에서 상기 상위판을 지지하는 강체 롤링 볼
    을 포함하고,
    롤링 볼 격리 베어링은 진동으로 인해 상기 하위판이 이동하게 되는 경우, 상기 페이로드 및 상위판의 관성으로 인해 상기 롤링 볼이 상기 제1 리세스의 상기 중심 오목부로부터 상향으로 롤링하게 되도록 구성되고,
    적어도 하나의 상기 리세스의 상기 하중 베어링 표면은 엘라스토머 폴리머로 라이닝되고, 상기 베어링의 중심 원형부는 상기 엘라스토머 폴리머가 없는, 진동으로부터 페이로드를 격리하는 방법.
KR1020127025890A 2010-03-04 2011-03-04 진동으로부터 페이로드를 격리하는 방법들 및 구성들 KR20130038214A (ko)

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