KR20210132993A - 수배전반 면진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진이 발생하면 수평방향 이동식 플레이트가 받침패드의 오목형 곡면부를 따라 이동하며 진동으로 인한 흔들림이 배전반으로 전해지지 않도록 면진 기능을 구현토록 한 수배전반 면진장치를 제공하고자 함.

Description

수배전반 면진장치{Switchgear isolation device}

본 발명은 수배전반 면진장치에 관한 것으로서, 지진으로 인한 진동이 수배전반으로 전해지는 것을 감쇄하도록 한 수배전반 면진장치에 관한 것이다.

일반적으로 수·배전반은 산업용 전력을 사용자에게 안전하게 공급해주는 전기설비의 한가지로서, 발전소나 변전소에서 보내진 전력을 주로 고압 수용가로 수· 배전할 때 전기계통의 감시와 제어 및 보호를 위해 사용되는 장치이다.

이와 같은 수·배전반은 외함 내부에 차단기나 보호계전기 등과 같은 전기 기기와 이들을 접속 및 연결하는 케이블의 집합체로 구성되어 있으며, 상기 외함은 보통 건물의 벽면이나 지면 등에 고정 설치된다.

따라서 지진이 발생하면 그 진동이나 충격에 의해 외함은 물론이고 그 내부에 설치된 전기 기기나 케이블 등에 파손됨으로써 안정적인 전원의 공급이 어려워지는 문제점이 발생한다.

종래의 배전반 면진장치로는 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-1810334 호를 예로 들 수 있다.

위 제 10-1810334 호의 면진장치는 다수개의 방진고무패드를 다단 적층시킨 구조이다.

그러나 위와 같은 구조는 단순히 방진고무패드 자체의 인장강도 및 압축강도에만 의존하게 되는 데, 만일 방진고무패드의 허용 강도 이상의 지진파가 발생하면 면진 기능을 상실하여 배전반이 넘어질 수 있고, 또한 시간이 지남에 따라 고무 재질은 마모되어 방진 고무 패드의 내구성이 떨어져 면진 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.

문헌 0001: 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-1810334 호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지진이 발생하면 수평방향 이동식 플레이트가 받침패드의 오목형 곡면부를 따라 이동하며 진동으로 인한 흔들림이 배전반으로 전해지지 않도록 면진 기능을 구현토록 한 수배전반 면진장치에 목적이 있다.

또한 볼트의 정, 역 회전 동작에 따라 스프링의 탄성력을 조절하여 수직파 진동의 충격 완화 효과를 함께 구현한 수배전반 면진장치에 목적이 있다.

또한 수평방향 이동식 플레이트를 분리하고 볼을 직접 받침패드의 오목형 곡면부에 접촉시키더라도 진동의 흔들림이 배전반으로 전해지지 않도록 할 수 있는 수배전반 면진장치에 목적이 있다.

본 발명의 과제 해결 수단은 상기 수배전반의 바닥플레이트에 관통 형성되는 구멍, 상기 구멍의 하단 주연부를 따라 함몰 형성되는 오목형 곡면부, 상기 구멍을 수직으로 관통한 상태로 설치되는 리드스크류, 상기 리드스크류의 외경에 나사식으로 체결되기 위한 체결구멍이 관통 형성되며 상기 구멍의 아래에 위치한 상태에서 상기 리드스크류의 정, 역 회전 동작에 따라 상, 하 이동하며 상기 구멍에 삽입되어 리드스크류를 가압 고정하는 콘형지지구, 상기 콘형지지구의 상면에 돌출 형성되며 상기 구멍의 오목형 곡면부에 면 접촉할 수 있도록 상기 오목형 곡면부에 대응하는 각도로 라운드진 볼록형 곡면부, 상기 콘형지지구의 아래에 위치하며 중앙에는 상기 리드스크류의 외경에 나사식으로 체결되는 체결구멍이 형성되어, 상기 리드스크류의 정, 역 회전 동작에 따라 상, 하 이동하는 수직방향 이동식플레이트, 상기 바닥플레이트와 상기 수직방향 이동식플레이트의 사이에 끼워지며 상기 수직방향 이동식 플레이트의 수직이동 동작에 따라 압축되며 탄성력을 발휘하는 스프링, 상기 리드스크류의 끝단에 나사식으로 체결되기 위한 체결홈이 형성되어 상기 리드스크류의 끝단에 결합되는 볼, 상기 볼의 외면을 감싼 상태로 포위하는 수용홈을 가지는 홀더, 상기 홀더의 하단에 일체 구비되며 바닥면에는 아래 방향으로 라운드진 볼록형 곡면부가 형성된 수직방향 이동식 플레이트, 상면에는 상기 수직방향 이동식플레이트의 볼록형 곡면부에 면접촉할 수 있도록 상기 볼록형 곡면부에 대응하는 각도의 오목형 곡면부가 함몰 형성되며 수배전반이 설치되어 질 바닥면에 고정 설치되는 받침패드로 이루어진 것이 특징임.

본 발명의 효과는 지진 발생시에 진동이 받침패드로 전해지면, 수평방향 이동식 플레이트가 받침패드의 오목형 곡면부를 따라 이동하며 진동으로 인한 흔들림이 배전반으로 전해지지 않도록 하여 면진 기능을 구현할 수 있다.

또한 볼트 및 콘형지지구에 의한 나사식 결합 구조로 배전반을 탄탄하게 받쳐준 상태에서 지진이 발생하면 면진 효과를 발휘하는 효과가 있다.

또한 볼트의 정, 역 회전 동작에 따라 스프링의 탄성력을 조절하여 수직파 진동의 충격 완화 효과를 함께 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 수배전반의 면진장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 면진장치를 입체적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 면진장치의 단면을 분해하여 도시한 도면.
도 4는 도 3에서 면진장치의 단면을 결합시킨 도면.
도 5는 면진장치의 동작상태도.
도 6은 면진장치의 다른 예를 도시한 도면.

도 1은 수배전반 면진장치의 전체 구성을 도시한 도면으로서, 본 발명의 면진장치는 수배전반(200)의 바닥면 외곽 네모서리면에 동일한 구조로 4개가 설치된다.

도 2는 면진장치를 입체적으로 도시한 도면, 도 3은 도 2의 면진장치의 단면을 분해하여 도시한 도면, 도 4는 도 3에서 면진장치의 단면을 결합시킨 도면, 도 5는 면진장치의 동작상태도이다.

도 2 내지 도 5에서 도시한 것처럼 면진장치(100)는 받침패드(10), 수평방향 이동식 플레이트(70), 볼(50), 수직방향 이동식 플레이트(30), 스프링(40), 리드스크류(10), 콘형지지구(20)로 구성된다.

콘형 지지구(20)는 상면이 윗 방향으로 볼록하게 라운드진 볼록형 곡면부(24)를 가지고 그 하면은 평평한 구조의 단면 형태를 가진 부재로서, 중앙으로는 체결구멍(22)이 관통 형성되고, 이 체결구멍(22)에는 리드스크류(10)가 나사식으로 체결 관통되어 배전반의 바닥플레이트(200)에 형성되어 있는 구멍(210)을 통과하게 된다.

콘형 지지구(20)는 배전반의 바닥플레이트(200)의 구멍(210) 아래에 위치한 상태에서 리드스크류(10)의 정, 역 회전 동작에 따라 리드스크류(10)의 외경에 형성되어 있는 나사산(12)을 타고 상, 하 이동하며, 이 과정에서 콘형 지지구(20)의 볼록형 곡면부(24)는 구멍(210)의 하단 주연부에 압착되며 볼(50)과 수평방향 이동식 플레이트(30) 등을 리드스크류(10)에 가압 고정시키게 된다.

콘형 지지구(20)는 배전반 바닥플레이트(200)에 형성되어 있는 구멍(210) 아래쪽에 끼워지는 데, 이때 구멍(210)의 하면 주연부는 콘형 지지구(20)의 상면에 형성된 볼록형 곡면부(24)에 맞추어 오목형 곡면부(220)가 형성되도록 하여, 콘형 지지구(20)가 구멍(210)에 들뜸 없이 밀착된 상태로 삽입 구성될 수 있다. 특히 콘형 지지구(20)가 구멍(210)에 삽입되면 콘형 지지구(20)의 볼록형 곡면부(24) 및 구멍(210)의 오목형 곡면부(220)에 의해 지진으로 인해 리드스크류(10)가 틸팅 동작할 때, 리드스크류(10)의 틸팅 방향에 맞추어 콘형지지구(20)의 볼록형 곡면부(24)가 구멍(210)의 오목형 곡면부(220)를 타고 이동하며 지진의 진동 흔들림이 배전반으로 전해지지 않도록 한다.

리드스크류(10)는 선단은 볼트 머리부가 구비되고 그 외경에는 나사산(12)이 형성된 환봉 형상의 부재이다.

리드스크류(10)는 콘형 지지구(20)가 배전반 바닥플레이트(200)의 구멍(210)에 삽입되고 나면, 콘형 지지구(20)의 체결구멍(22)에 나사식으로 체결되며 관통하여 배전반 바닥플레이트(200)의 아래로 노출된다.

리드스크류(10)는 콘형지지구(20)와의 결합을 통해 수직방향 이동식 플레이트(30), 볼(50), 수평방향 이동식 플레이트(70)를 배전반 바닥플레이트(200)에 고정시키게 된다.

수직방향 이동식 플레이트(30)는 배전반 바닥플레이트(200)의 아래에 위치하는 플레이트이며, 중앙으로는 체결구멍(32)이 관통 형성된다. 수직방향 이동식 플레이트(30)의 체결구멍(32)으로는 리드스크류(10)가 나사식으로 체결되며 관통하는 데, 이때 리드스크류(10)의 정, 역 회전 동작에 의해 수직방향 이동식 플레이트(30)는 리드스크류(10)의 나사산을 타고 상,하 수직 방향으로 이동하게 된다.

수직방향 이동식 플레이트(30)가 리드스크류(10)의 회전으로 수직 이동하는 것은 스프링(40)의 탄성력을 조절하기 위함이다.

스프링(40)은 배전반 바닥플레이트(200)와 수직방향 이동식 플레이트(30)의 사이에 끼워지는 데, 이때 스프링(40)은 수직방향 이동식 플레이트(30)의 상, 하 이동에 따라 압축되거나 팽창하며 탄성력을 조절할 수 있는 데, 이는 수직 방향 지진이 크게 발생하는 지역이나 또는 반대로 작게 발생하는 지역에 따라 탄성력을 조절하여 수직파 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한다.

스프링(40)이 위치하는 수직방향 이동식 플레이트(30)의 상면 주위와, 바닥 플레이트(200)의 하면 주위에는 스프링(40)이 이탈하지 않도록 스프링(40)의 상, 하면이 삽입되어 지는 스프링 삽입홈(230, 34))이 각각 더 형성되도록 한다.

스프링(40)은 통상적인 코일형 스프링을 사용할 수 있으나, 이외에 토션스프링이나 기타 판스프링 등으로 대체할 수 있다.

이러한 스프링(40)은 진동으로 리드스크류(10)가 틸팅 동작할 때, 이를 탄력 지지한 상태에서 진동이 멈추면 탄성력으로 리드스크류(10)가 초기상태로 복귀할 수 있도록 한다.

볼(50)은 리드스크류(10)의 끝단에 체결되는 수단이다. 구 형상의 볼(50)의 외경에는 체결홈(52)이 형성되어 있고, 이 체결홈(52)에 리드스크류(10)의 끝단이 나사식으로 체결된다.

상기 볼(50)은 수평방향 이동식 플레이트(70)와 리드스크류(10)의 사이에 연결 설치되어, 수평방향 이동식 플레이트(70)가 받침패드(80)의 오목형 곡면부(82)를 타고 이동하는 과정에서 리드스크류(10)가 이를 따라가지 못하고 심하게 꺽여지거나 하지 않고 상기 수평방향 이동식 플레이트(70)의 이동 방향을 따라 리드스크류(10)가 급격한 꺽임없이 부드럽게 틸팅 동작할 수 있도록 유도한다.

홀더(60)는 상기 볼(50)의 외경에 끼워지며 볼(50)을 포위하는 부재이다.

상기 홀더(60)의 상면에는 수용홈(62)이 함몰 형성되고, 상기 수용홈(62)에는 볼(50)이 삽입된다. 수용홈(62)의 내주면은 볼(50)의 외경에 밀착될 수 있도록 볼(50)의 형상에 대응하도록 둥글게 라운드지게 형성하여 볼(50)이 수용홈(62)의 내부에 삽입되 상태에서 회전이 가능하도록 한다.

홀더(60)의 하면에는 수평방향 이동식 플레이트(70)가 일체 형성된다.

수평방향 이동식 플레이트(70)는 원판의 형태를 가지되, 그 하면은 아랫 방향으로 소정각도 볼록하게 라운드진 볼록형 곡면부(72)를 가지도록 하며, 수평방향 이동식 플레이트(70)의 하면에 형성된 볼록형 곡면부(72)는 받침패드(80)의 상면에 형성되어 있는 오목형 곡면부(82)에 면 접촉한 상태에서 지진 발생시 받침패드(80)의 오목형 곡면부(82)를 타고 이동하도록 한다.

수평방향 이동식 플레이트(70)는 홀더(60)와 소정의 탄성력을 가지는 고무재질을 이용하여 일체로 사출 성형하여 구성할 수 있으며, 혹은 강도를 고려하여 금속성의 재질로 변경하여 성형할 수 있다.

받침패드(80)는 면진장치(300)가 설치 되어지는 지면에 직접 접촉한 상태로 고정되는 패드로서, 상면에는 오목형 곡면부(82)가 함몰 형성되어 있다.

받침패드(80)는 지면에 앵커볼트 등을 심어 고정하거나 또는 기초부재를 지면에 심은 다음, 상기 기초부재 위에 볼트를 체결하여 고정할 수도 있다.

받침패드(80)는 소정의 탄성력을 가지는 고무 재질로 성형할 수 있고, 강도를 고려하여 금속성의 재질로 변경하여 성형할 수도 있다.

받침패드(80)의 상면에는 전술한 수평방향 이동식 플레이트(70)의 하면에 형성되어 있는 볼록형 곡면부(72)에 면 접촉할 수 있도록 볼록형 곡면부(72)와 동일한 라운드 각도를 가진 오목형 곡면부(82)가 함몰 형성된다.

받침패드(80)는 지진 발생으로 흔들리게 되면 수평방향 이동식 플레이트(70)의 하면에 형성되어 있는 볼록형 곡면부(72)는 받침패드(80)의 상면에 형성된 오목형 곡면부(82)를 타고 이동하게 되고, 이때 받침패드(80)의 흔들림이 배전반으로 전해지는 것을 감쇄하여 면진 기능을 행하게 된다.

이때 수평방향 이동식 플레이트(70)의 이동에 맞추어 리드스크류(10)는 틸팅 동작하게 되는 데, 이때 리드스크류(10)의 틸팅이 방해되지 않도록 콘형 지지구(20)에 형성되어 있는 볼록형 곡면부(24)는 구멍(210)의 오목형 곡면부(220)에 면접촉된 상태로 이동하며 리드스크류(10)의 틸팅을 가이드한다.

여기에 수직방향 이동식 플레이트(30)는 리드스크류(10)와 같이 틸팅 동작하는 동안 스프링(40)의 탄성력을 발생시켜 흔들림의 충격을 흡수함과 더불어 리드스크류(10)의 초기 상태로의 복귀를 유도한다.

한편, 받침패드(80)의 오목형 곡면부(82)에 면 접촉하는 수평방향 이동식 플레이트(70)의 볼록형 곡면부(72)의 표면에는 도 6에서와 같이 적어도 하나 이상의 볼(74)이 삽입되도록 구성할 수 있고, 이 볼(74)을 통해 수평방향 이동식 플레이트(70)의 마찰을 줄여 이동을 보다 더 자유롭게 구성할 수도 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 면진장치의 동작과정을 기술한다.

지진이 발생하면 받침패드(80)가 진동으로 흔들리기 시작하는 데, 이때 받침패드(80)의 오목형 곡면부(82)에 접촉하고 있는 볼록형 곡면부(72)를 가진 수평방향 이동식 플레이트(70)는 받침패드(80)의 흔들림으로 오목형 곡면부(82)를 타고 이동하게 되며, 이 과정에서 수직방향 이동식 플레이트(70)의 홀더(60)에 끼워져 있는 볼(50), 상기 볼(50)에 결합되어 있는 리드스크류(10)는 수직방향 이동식 플레이트(70)의 이동 방향으로 틸팅하게 된다.

이와 동시에 구멍(210)의 하단 주연부에 형성되어 있는 오목형 곡면부(220)에 접촉하고 있는 볼록형 곡면부(24)를 가진 콘형 지지구(20)는 리드스크류(10)에 나사식으로 체결되어 구멍(210)에 압착 고정된 상태에서 리드스크류(10)의 틸팅 각도에 따라 구멍(210)에서 비틀어지며 리드스크류(10)의 틸팅을 방해하지 않은 상태로 리드스크류(10)를 지지한다.

그리고 수직방향 이동식 플레이트(73)는 리드스크류(10)의 외경에 나사식으로 체결된 상태에서 리드스크류(10)와 함께 틸팅하는 과정에서 스프링(40)을 가압하여 스프링(40)의 탄성력을 발생시켜 흔들림의 충격을 흡수하게 되고, 또한 지진이 멈추면 리드스크류(10)가 초기 상태로 복귀할 수 있도록 탄성력을 발휘하게 된다.

10: 리드스크류 20: 콘형지지구
22: 체결구멍 24: 볼록형 곡면부
30: 수직방향 이동식 플레이트 32: 체결구멍
40: 스프링 50: 볼
60: 홀더 70: 수평방향 이동식 플레이트
72: 볼록형 곡면부 80: 받침패드
82: 오목형 곡면부 200: 바닥플레이트
210: 구멍 220: 오목형 곡면부

Claims (1)

1. 수배전반 면진장치에 있어서,
   상기 수배전반의 바닥플레이트(200)에 관통 형성되는 구멍(210);
   상기 구멍(210)의 하단 주연부를 따라 함몰 형성되는 오목형 곡면부(220);
   상기 구멍(210)을 수직으로 관통한 상태로 설치되는 리드스크류(10);
   상기 리드스크류(10)의 외경에 나사식으로 체결되기 위한 체결구멍(22)이 관통 형성되며 상기 구멍(210)의 아래에 위치한 상태에서 상기 리드스크류(10)의 정, 역 회전 동작에 따라 상, 하 이동하며 상기 구멍(210)에 삽입되어 리드스크류(10)를 가압 고정하는 콘형지지구(20);
   상기 콘형지지구(20)의 상면에 돌출 형성되며 상기 구멍(210)의 오목형 곡면부(220)에 면 접촉할 수 있도록 상기 오목형 곡면부(220)에 대응하는 각도로 라운드진 볼록형 곡면부(24);
   상기 콘형지지구(20)의 아래에 위치하며 중앙에는 상기 리드스크류(10)의 외경에 나사식으로 체결되는 체결구멍(32)이 형성되어, 상기 리드스크류(10)의 정, 역 회전 동작에 따라 상, 하 이동하는 수직방향 이동식플레이트(30);
   상기 바닥플레이트(200)와 상기 수직방향 이동식플레이트(30)의 사이에 끼워지며 상기 수직방향 이동식 플레이트(30)의 수직이동 동작에 따라 압축되며 탄성력을 발휘하는 스프링(40);
   상기 리드스크류(10)의 끝단에 나사식으로 체결되기 위한 체결홈(52)이 형성되어 상기 리드스크류(10)의 끝단에 결합되는 볼(50);
   상기 볼(50)의 외면을 감싼 상태로 포위하는 수용홈(62)을 가지는 홀더(60);
   상기 홀더(60)의 하단에 일체 구비되며 바닥면에는 아래 방향으로 라운드진 볼록형 곡면부(72)가 형성된 수직방향 이동식 플레이트(70);
   상면에는 상기 수직방향 이동식플레이트(70)의 볼록형 곡면부(72)에 면접촉할 수 있도록 상기 볼록형 곡면부(72)에 대응하는 각도의 오목형 곡면부(82)가 함몰 형성되며 수배전반이 설치되어 질 바닥면에 고정 설치되는 받침패드(80)로 구성함을 특징으로 하는 수배전반 면진장치.
   
   
   
   
   
   

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