KR0155551B1

KR0155551B1 - 가스차단기

Info

Publication number: KR0155551B1
Application number: KR1019900009456A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 쯔구시; 오사무 교야나기; 야수하루 세끼; 유끼오 구로사와
Original assignee: 미다 가쓰시게; 가부시기 가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1998-11-16
Also published as: CN1019713B; EP0405410B1; JPH0334229A; DE69023053D1; KR910001836A; EP0405410A3; EP0405410A2; DE69023053T2; CN1048464A; JP2521353B2; US5079392A

Abstract

본 발명은 동작에 필요한 힘을 감소시키고 노즐을 전기적으로 절연시키는 목부를 통하는 아크 소멸성 가스 유동과 함께 아크 소멸에 사용된 가스유동저항을 감소시킬 수 있는 가스차단기를 제공한다.

제1접촉자의 접촉부의 제1영역에 축방향으로 개방된 제1개방단부를 갖는 함몰 배출 통로를 갖는 제1접촉자와 제2접촉자로 이루어진 한쌍의 접촉자, 아크 소멸 가스의 흐름을 안내하도록 제1접촉자에 대하여 정지되고 접촉부를 둘러싸는 절연노즐, 절연노즐의 안내하에 아크 소멸 가스를 공급하도록 제2접촉자에 대하여 정지된 버퍼 피스톤과 협력하여 푸퍼챔버를 형성하고 아크 소멸가스를 압축하는 푸퍼챔버수단을 포함하여, 아크 소멸가스가 제1접촉자의 함몰 배출 통로를 통하여 배출되고, 함몰 배출 통로의 일부가 제1개방단부에 이웃하여 위치하고 푸퍼챔버와 제1접촉자사이에 축방향으로 중간인 제2영역에 위치하며, 함몰 배출 통로는 접촉부의 제1접촉자로부터 반경방향으로 외부로 연장되고, 제2접촉자에 대하여 블록수단이 분리동작의 초기단계동안 함몰 배출 통로의 제2단부를 폐쇄하고 분리동작의 마무리 단계동안에 함몰 배출 통로의 제2단부를 개방한다.

Description

가스차단기

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 폐쇄상태를 나타낸 가스차단기 단면도.

제2도 및 제3도는 각각 차단동작 초기 및 중기를 나타낸 제1도의 가스차단기의 단면도.

제4도는 가동부의 구체적 구조예를 나타낸 제1도의 가스차단기의 부분단면 사시도.

제5도는 제4도의 전개 사시도.

제6도는 제4도의 가동부 전체의 사시도.

제7도는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도.

제8도는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도.

재9도는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도.

제10도는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도.

제11도는 본 발명의 또 다른 일실시에에 의한 가스차단기의 부분 단면도.

제12도는 종래의 푸퍼(puffer)형 가스차단기의 단면도.

제13도는 동작 상태를 나타낸 제12도의 가스차단기의 단면도이다.

본 발명은 가스를 사용하여 고전류회로를 개방하는 가스차단기에 관한 것으로, 특히 푸퍼형 가스차단기에 관한 것이다.

종래의 푸퍼형 가스찬기는 예를 들면 미극 특허 제3,839,613과 히다찌 리뷰 23(1974)의 제343 내지 352페이지에 게재된 240/300kV 50kV 2,000A, 4,000A, 8,000A, 2사이클 푸퍼형 SF₆가스차단기의 개발 및 IEEE 컨퍼런스, Paper C 74 089-9에 게재된 고출력 2사이클 푸퍼형 가스차단기의 개발등에 개시되어 있다.

이러한 가스차단기(101)는 SF₆가스등의 아크 소멸성 가스로 채워진 용기(도시생략)내에 배치된다. 이 가스차단기(101)는, 용기에 대하여 정지 상태로 서 있을 수 있으며 또한 고정아크 접촉자(109) 및 주 고정접촉자(110)를 구비하는 고정부재(104)와, 상기 고정아크 접촉자(109)로부터 화살표 A의 축선방향으로 분리 가능하여 고정아크 접촉자와의 사이에 아크(161)를 발생시키는 가동아크 접촉자(133) 및 주가동접촉자(138)를 구비하는 가동부재(121)를 포함한다. 푸퍼챔버(130)는 가동부재(121)의 푸퍼실린더(131)와 용기에 대해 정지상태로 서 있을 수 있도록 해주는 프레임체(111)의 푸퍼피스톤(115)사이에 형성된다. 가동부재(121)가 그의 구동 축부재(124)를 거쳐 화살표 A방향으로 움직일 경우, 화살표 B방향으로 푸퍼챔버(130)로 프레임체(111)의 푸퍼피스톤(115)이 상대적인 운동을 하기 때문에, 푸퍼챔버(130)의 가스가 압축되어 푸퍼챔버(130)의 일단에 형성된 개구(132)를 거쳐 전기 절연재로 제작된 노즐(142)내에 형성된 챔버(190)로 들어간다. 또한 가동부재(121)가, 고정 아크 접촉자(109)의 끝단이 접촉자(109 및 133)의 끝단부를 둘러싸는 절연노즐(142)의 작은 직경을 가진 목부(147)의 외부로 미끄러질 때까지 고정부재(104)에 대하여 화살표 A방향으로 더 인출된 경우, 챔버(190)내의 압축가스는 아크(161)의 가스성 플라즈마를 냉각하기 위해 목부(147)를 통과하는 가스 유동(162)으로서 아크(161)가 발생하는 영역을 거쳐 유동한다. 이 경우 가동부재(121)의 축(191) 내부에 형성된 배기통로(140)의 개구(139)가 푸퍼(115)의 원통형 축부(192)에 형성된 개구(120)와 연통하기 때문에 가스유동(163)은 챔버(190)로부터 유동하는 방향으로 동시에 형성되고 축방향 배기통로(140) 및 개구부(139 및 120)를 통과한다. 또한 이 가스 유동(163)은 아크(161)의 가스성 플라즈마를 냉각하는 작용을 한다. 결과적으로 2중 가스유동(162 및 163)은 아크(161)를 냉각하여 아크(161)를 소멸함으로써 고정 아크접촉자(109)와 가동아크접촉자(133) 사이의 전류를 차단한다.

그러나 이 종류의 종래의 가스차단기(101)에 있어서 다음과 같은 이유 때문에 화살표 A방향으로 가동접촉자(133)를 분리하는 동작에는 큰 힘이 필요하였다.

아크 소멸성 가스 유동을 발생시키는 가스를 압축하는 것은 반드시 필요하므로 작동력은 그다지 감소될 수 없었다. 또한 배기통로(140)의 직경은 그리 크지 않아서 축(191)을 통과하는 배기통로(140)가 길더라도 차단기의 직경이 증가하는 것을 피할 수 있다. 그 결과 배기통로(140)를 통과하는 유동저항은 증가하여 가스가 충분히 유동하는 것이 방해된 결과로 아크(161)를 소멸하는 것이 어렵게 될 우려가 있다.

또한 예를 들면 일본 특허공개 소53-117758A에 개시된 바와 같이 아크에 대하여 팽창 챔버내의 압축가스를 불어내거나 내뿜으로써(즉 아크를 냉각시키기 위하여 아크를 따라 가스를 유동시킴으로써) 아크를 소멸시키고 아크의 열을 사용하여 가스를 압축하는 아크소멸성 챔버 또는 팽창챔버를 포함하는 소위 열 푸퍼형 가스차단기가 알려졌다. 그러나 또한 이 열 푸퍼형 가스차단기에 있어서, 2중 유동방법을 큰 전류를 차단할 의도로 스프링 힘을 이용하여 배기통로내에 압력 반응 밸브를 제공하여 채택할지라도 압력반응 밸브등의 존재 때문에 넓은 범위의 전류를 장시간 동안 안정적으로 소멸시키기 어렵다. 그리고 작은 전류를 차단하는 성능이 압력반응밸브 때문에 낮아진다.

상기 관점에서 볼 때 본 발명의 목적은 동작에 필요한 힘을 감소시키고 노즐을 전기적으로 절연시키는 목부를 통하는 아크 소멸성 가스유동과 함께 아크 소멸에 사용된 가스유동에 유동저항을 감소시킬 수 있는 개선된 큰 전류 차단 성능을 갖는 가스차단기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 그 접촉부가 서로 상대적으로 분리 가능한 한 쌍의 접촉자, 유동가스를 안내하도록 접촉자의 접촉부를 둘러싸는 전기적 절연재의 절연노즐 및 절연노즐의 안내하에 그것을 공급하도록 접촉부의 분리동작과 결합하여 그 안에 있는 가스를 압축하는 푸퍼챔버 수단을 포함하여, 푸퍼챔버 수단의 가스가 절연노즐내에 위치된 하나의 접촉자의 용동부를 통과하는 배기통로를 거쳐 배기되는 가스차단기로서 이 목적을 달성할 수 있다. 여기에서 배기통로는 푸퍼챔버와 하나의 접촉자 사이에 형성되며, 가스차단기는 가스유동의 하류측에 위치한 배기통로의 단부에 형성된 배기구 후방으로 개구되고 분리동작 초기중에 폐쇄되는 블록수단을 포함한다.

본 발명에 의한 가스차단기에 있어서 분리동작이나 개방동작과 결합하여 아크소멸성 유동으로 형성된 가스를 압축하는 작용을 하는 푸퍼챔버는 가동요소와 연결된 구동축의 축방향으로 연장되어 형성되었고, 아크에 작용한 가스가 배기되는 배기통로가 푸퍼챔버 수단과 가동요소 사이에 형성되었으므로 배기통로의 가스유동로의 길이는 종래의 푸퍼형 가스차단기에 비해 현저히 감소함으로써 배기통로의 유동저항을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의한 가스차단기에 있어서, 블록수단은 전류차단 동작의 초기중에 적어도 가스유동의 하류측에 형성된 배기통로의 배기구를 폐쇄하는 작용을 하므로 전류차단 동작 초기에 배기구를 통과하는 불필요한 가스유동의 형성을 억제할 뿐 아니라 블록수단은 배기가구 후방으로 개구되기 때문에 배기통로를 통과하는 가스유동과 절연노즐의 목부를 통과하는 가스유동을 1행정으로 발생시킬 수 있다. 그러므로, 2방향의 가스유동이나 2중가스 유동 때문에 큰 전류차단성능을 개선시킬 수 있다.

제1도 내지 제3도를 참조하여 본 발명의 제 일실시예의 아래에 설명한다.

제1도 내지 3도에서 참조번호 1은 폐쇄된 용기를 표시한다. 그것의 내측(2)은 SF₆가스와 같은 아크소멸성 가스로 충전된다. 전기 전도성 재료로 구성된 고정 요소체(4)의 축부(5)는 폐쇄된 용기(1)의 단벽(3)에 그 일단(6)이 고정된다. 고정요소체(4)는 중심고정 요소부, 즉 축부(5)의 타단(7)에 형성된 플랜지부(8)의 중심으로부터 축방향 A에 연장한 고정 아크 접촉바 부(9)와 축방향 A로 플랜지부(8)의 원주단으로부터 연장한 중공원통형 주고정 요소부(10)로 구성된다.

참조번호 11은 고정요소체(4)와 같은 밀폐용기(1)에 관하여 정지가 허용되고 고정된 프레임체를 표시한다. 프레임체(11)는 중심구멍(12)을 가진 큰 두께의 원통형 베이스부(13)를 가진다. 중공원통형 푸퍼 피스톤부(15)가 축방향 B로 베이스부(13)의 단부(14)의 반경방향 단부로부터 연장하도록 형성된다. 원통형 피스톤부(15)는 중심구멍(12)의 직경과 같은 직경을 가진다. 원통형부(17)의 중간직경은 축방향 B로 베이스부(13)의 단부(14)의 반경방향의 단부로부터 연장하도록 형성되고, 플랜지부(18)는 원통형 중간 직경부(17)의 단부로부터 반경방향 외측으로 연장하도록 형성되며, 원통형부(19)의 큰 직경은 축방향 B로 플랜지부(18)의 바깥단으로부터 연장하도록 형성된다. 참조번호 20은 축방향으로 소정의 위치 C에 블록수단으로 작용하는 원통형의 큰 직경부(19)에 원주방향으로 동일거리로 형성된 다수개의 개구를 표시한다.

참조번호 21은 고정요소체(4)에 관하여 축방향 A 및 B로 이동 가능한 전기전도성 재료로 구성된 가동부를 표시한다. 가동부(21)는 그 일단(23)에 작동장치나 작동기(22)로 고정되고 프레임체(11)의 구멍(12,16)을 원활하게 통과하는 동안 축방향 B로 단부(23)로부터 연장한 작동축부(24)를 가진다. 이 축부(24)는 축방향 B로 단부(25)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장한 중공원주형부(26)로 그 타단(25)에 형성된다. 원추형부(26)는 후에 설명할 가스를 원활하게 유동시키는 끝단부(27)에 매끄러운 곡면을 형성한다. 원추형부(26)의 바깥단부(28)는 제1도의 상태에서 프레임체(11)의 원통형의 큰 직경부(19)의 내부원주면(29)과 가스 기밀을 이루고 접촉하고 반경방향 바깥쪽으로 굽혀진다. 푸퍼실린더로 작용하는 원통형부(31)는 축방향 A로 원추형부(26)의 내면 중간부로부터 연장하도록 형성되고 축부(24)의 원주 바깥면과 함께 원통형 푸퍼챔버(30)를 한정하도록 프레임체(11)의 원통형 피스톤부(15) 주위에 끼워 맞춰진다. 원추형부(26)는 챔버(30)내로 개구하는 구멍(32)이 형성되었으므로 가동부(21)가 프레임체(11)에 관하여 A방향으로 가동될 경우 압축가스가 B방향으로 피스톤부(15)를 챔버(30)내로 삽입하여 챔버(30)의 바깥축으로 유동할 수 있다.

또한 중공원통향 가동접촉자부 즉 가동아크 접촉자부(33)는 B방향으로 축부(24)의 단으로부터 연장하도록 형성된다. 원통형 가동접촉자부(33)는 폐쇄상태(제1도) 즉 동작정지상태에서 중심고정요소부(9)로 주위에 끼워지며, 가동부(21)가 고정요소체(4)에 대하여 A방향으로 가동될 경우 이 양자간의 전기접촉이 차단된다. 가동접촉부(33)는 끝단에 근접할 위치에 오목부(34)로 원주 바깥면에 형성되고 링스프링(35)은 오목부(34)에 제공된다. 가동접촉자부(33)내측에 한정된 공간(36)은 축부(24)의 곡면단부(27)에 근접한 부분(37)에서 원추형으로 분기된다.

주 가동요소로 작용하는 끝단부의 원통형부(38)의 큰 직경은 원추형부(26)의 바깥단부(28)로부터 축방향 B로 연장하도록 형성된다. 가동부(21)의 원통형의 큰 직경부(38)는 프레임체(11)의 원통형의 큰 직경부(19)에 가스 기밀을 이루어 끼워진다. 원통형의 큰 직경부(38)는 바깥단부(28) 근처에 원주상으로 같은 위치의 다수개의 개구(39)가 형성된다. 가동접촉자부(33)의 원추형 챔버(37)에서 반경방향 바깥쪽으로 연장한 통로(40)가 각각의 개구(39)와 원추형 챔버(37) 사이에 형성된다. 이 통로(40)는 원추형부(26) 및 각각이 경사지게 연장한 다수개의 내부벽부(41)에 의하여 형성되었기 때문에 각 통로(40)는 챔버(36)로부터 가스의 유동을 원활하게 하도록 반경방향에 대하여 경사진다. 통로(40)는 배기통로로 작용하고 개구(39)는 배기구로 작용한다.

참조번호 42는 전기적으로 절연재로 구성된 노즐을 표시한다.

노즐(42)은 중공 원통형의 큰 직경부(43), 노즐구멍(44)을 가진 작은 직경의 주 노즐부(45)와 큰 직경부(43)를 주 노즐부(45)와 연결하는 중간부(46)를 포함한다. 노즐구멍(44)은 중심고정요소부(9)가 가스기밀을 이루어 끼워진 목부로서 원통형 구멍부(47)로 구성되고, 원추형 구멍부(48)는 그로부터 바깥쪽으로 연장한다. 노즐(42)의 큰 직경부(43)의 일단(49)은 가동부(21)의 원통형의 큰 직경부의 팽창된 단부(50)에 형성된 내측 그루브(groove)와 가스기밀을 이루어 결합되고, 노즐(42)은 아크로 가열·가압된 가스가 저장되거나 축적되는 팽창챔버(51)를 형성하도록 원통형의 큰 직경부(38), 내부벽부(41), 원추형부(26) 및 가동부(21)의 가동접촉자부(33)와 상호 작용한다.

또한 고정요소체(4) 및 가동부(21)는 단자(52 및 53)를 거쳐 50 내지 60㎐의 AC라인과 직렬로 배열된다. 상기 구조의 회로차단기(60)의 동작정지(폐쇄) 상태에서 전류는 제1도에 나타낸 바와 같이 서로 접촉하고 있는 가동부(21)의 원통형의 큰 직경부(38)와 주 고정요소부(10) 사이 및 서로 접촉하고 있는 가동접촉자부(33)와 중심 고정요소부(9) 사이의 전기적 연결을 거쳐 단자들(52 및 53)사이로 유동한다.

단자들(52 및 53) 사이의 전기적 연결을 차단할 때 차단기(60)가 다음 방법으로 동작한다.

전류를 차단하는 지시(신호)를 받았을 때 작동장치(22)는 고정요소체(4) 및 프레임체(11)에 대하여 A방향으로 가동부(21)의 축부(24)가 가동하게 작동한다. 이 가동은 주고정요소부(10)와 가동부(21)의 원통형의 큰 직경부(38)사이에 전기적 연결을 먼저 차단하지만 중심고정요소부(9)와 가동접촉자부(3)는 서로 접촉을 유지하고 있다. A방향으로 가동부(21)의 가동이 프레임체(11)의 원통형 피스톤부(15)를 B방향으로 푸퍼챔버(30)내로 상대 가동되게 하고 연통된 팽창챔버(51)와 푸퍼챔버(30)의 가스압은 증가된다.

또한 A방향으로 축부(24)의 가동이 중심고정요소부(9)를 가동접촉자부(33)의 외부로 미끄러지게 함으로써 중심고정요소부(9)로부터 가동접촉자부(33)의 분리를 시작하나, 그 결과 아크방전(61)이 중심고정요소와 가동접촉자부(33) 사이에 일어나기 시작한다. 이러한 동작초기중에 아직도 중심고정요소부(9)가 노즐(42)의 구멍(47)을 폐쇄하고 B방향으로 프레임체(11)의 원통형 피스톤부(15)를 푸퍼챔버(30)내로 상대적으로 삽입하는 것은 푸퍼챔버(30) 및 팽창챔버(52)에서 뿐아니라 그의 개구(39)가 블록수단으로 작용하는 원통형부(38)로 폐쇄된 배기통로(40) 및 팽창챔버(51)와 상호 결합하여 가동접촉자부(33) 내측에 형성된 챔버(36)내로 가스의 압력을 증가시킨다. 더욱이 중심고정요소부(9)와 가동접촉자부(33) 사이에 생성된 아크(61)는 팽창챔버(51)의 가스와 가동접촉자부(33)의 내측챔버(36)를 가열시킨다. 그 결과 팽창챔버(51) 등에서 가스의 압력이 증가한다.

차단된 전류가 비교적 작을 경우 아크(61)는 가스를 비교적 낮은 정도로 가열하므로 이 가스는 아크(61)로 그다지 많이 가열되거나 압축되지 않고 챔버(30,51,36 및 40)의 가스는 피스톤(15)을 푸퍼챔버(30)내로 삽입하기 때문에 어떤 레벨의 압력에 달하도록 압축된다. 결과적으로 제2도에 나타낸 바와 같이 A방향으로 가동부(21)의 또 다른 가동은 중심고정요소부(9)를 노즐(42)의 목부와 같은 원통형 구멍(47) 외부로 미끄러지게 할 경우 아크방전(61)의 가스성 플라즈마는 가스유동(62)의 푸퍼링에 의해서 즉 목부와 같은 구멍부(47)를 거쳐 팽창챔버(51)의 외부로 유동하는 가스유동(62)으로 냉각된 결과, 이 가스성 영역의 전기저항은 제로(zero) 교차점에 접근하는 시점에 아크방전(61)을 소멸시키도록 증가됨으로써 중심고정요소(9)와 가동접촉자부(33) 사이의 전기적 연결을 차단한다.

차단기(60)에서 종래의 차단기와는 다르게 축(24)에 배기통로가 형성되지 않았으므로 축(24)의 직경은 비교적 작을 수 있다. 또한 소량의 가스가 작은 전류에 대하여 푸퍼링하기 위하여 필요하고 비교적 작은 직경의 축(24)의 주위에 형성된 푸퍼챔버(30)의 직경이 비교적 작게 될 수 있고 그 결과 푸퍼챔버(30)의 단면적은 감소되고, 그러므로 작동장치(22)에 의해 작용된 구동력은 감소될 수 있다.

한편 차단된 전류가 클 경우 중심고정 요소부(9)가 제2도에 나타낸 바와 같이 노즐(42)의 목구멍부(47)의 밖으로 미끄러져 나올때까지 아크(61)로 가스는 계속 가열 가압되지만, 노즐(42)의 목구멍부(47)를 통과하는 가스유동(62)의 푸퍼링만을 사용하여 그것을 냉각함으로써 아크(61)를 소멸하는 것은 불가능하다. 그러나 가동부(21)가 제3도에 나타낸 바와 같이 그 중간단계에서 차단동작을 하도록 A방향으로 더욱 가동될 경우 중심고정요소부(9)는 노즐(42)의 원추형구멍(48)의 외부로 나오도록 구성되고 배기통로(40)의 배기구(39)는 블록수단으로서 원통형의 큰 직경부(19)의 개구(20)와 완전히 연통되도록 C위치로 가동된다. 그 결과 아크방전(61)의 가스성 플라즈마는 2가스유동으로 냉각되는데 이 2가스유동은 압력이 증가된 팽창챔버(51)와 푸퍼챔버로부터 목구멍부(47)를 거쳐 유동하는 가스유동(62)과 챔버(36), 배기통로 및 개구(39)를 거쳐 팽창챔버(51)로부터 유동하는 가스유동(63)이다. 이 결과 이 아크영역의 전기저항은 AC전류의 연속적인 크기의 제로 교차점에 가까운 시기에 아크(61)를 소멸하도록 증가되어서 중심고정요소부(9)와 가동접촉자(33) 사이의 전기접속을 차단한다. 아크(61)의 소멸에 대한 차단 지시의 수령시간은 순간 AC 전류값이 2번(예를 들면 1/50 내지 1/60초) 영이 되는 시간과 거의 같다.

차단기(60)에 있어서 배기통로(40)가 종래의 차단기들과는 다르게 가동접촉자부(33)와 푸퍼챔버(30) 사이에 반경방향 외부로 연장하게 배열되므로 배기통로(40)의 길이는 푸퍼챔버(30)의 길이와 독립하여 감소될 수 있다. 그 결과 배기통로(40) 및 개구(39)를 거쳐 배출된 가스유동(63)에 대한 배기통로(40)의 유동저항은 감소되므로 제3도에 나타낸 시기에 충분히 크게 가스유동(63)이 이루어질 수 있으므로서 가스유동(62)과 함께 가스유동(63)을 사용한 아크(61)의 소멸을 더 신뢰성 있게 확보한다.

제1도 내지 3도에 있어서 가동부(21)는 실질적으로 절연노즐(42)을 제외한 단일체로 예시된다. 그러나 가동부(21)는 제조 및 조립에 적합한 부품의 조합체일 수 있다. 제4도 내지 7도는 조합체(21a)로 구성된 가동부(21)의 예를 나타낸다.

가동부(21a)는 4개의 전기 전도성 부재(71,72,73 및 74) 및 절연노즐(42)을 포함한다. 제1부재(71)는 주로 축부(24) 및 가동접촉자부(33)을 형성한다. 제1부재(71)의 가동접촉자부(33)는 부분적으로 배기통로(40)를 형성하는 다수개(예를 들면, 3 혹은 4)의 노치부(40a)와 원주상으로 동일거리로 형성된다. 제2부재(72)는 부분적으로 배기통로(40) 및 팽창챔버(51)를 형성하는 원추형 벽부(26)와 원주외벽이나 푸퍼실린더(31)를 형성한다. 벽부(26)는 푸퍼챔버(30)가 팽창챔버(51)와 연통하기 위한 통로(32)로 작용하는 원주상으로 동일 거리의 구멍으로 팽창챔버(51)를 형성하는 부품에 형성된다. 팽창챔버(51), 구멍(32) 및 배기통로(40)는 서로 수가 같다. 또한 이예(제4도 내지 6도)에서 원추형 벽부(26)의 반경방향 외단부(28)는 수직이 아니라 경사지게 연장한다. 제3부재(73)는 배기통로(40)의 원주벽을 부분적으로 형성하는 작용을 주로 하는 우산형으로 구성된다. 베벨부재의 볼록부는 배기통로의 벽부(41)를 구성하고 오목부는 팽창챔버(51)의 벽부를 구성하도록 제2부재(72)의 원추형부(26)에 근접하여 배치된다. 벽부(41)를 구성하는 볼록부는 그들이 제1부재(71)의 노치부(40a)와 정확히 일치하는 원주위치에 형성된다. 제4부재(74)는 팽창챔버(51)를 주로 형성할 뿐아니라 에스(ass)를 주가동 요소로 작용하게 하는 원통형부(38)의 내원주벽부로 절연노즐을 공기 기밀을 이루어 지지하는 작용을 한다. 제4부재(74)는 제1부재(71) 및 제3부재(73)의 가동접촉자부(33)를 정확히 덮도록 제2부재(72)의 원추상부(26)에 배치된다. 제4부재(74)는 배기통로(40)에 대응하는 원주상위치로 배기구(39)에 대응하는 노치부(39a)로 형성된다.

제8도는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도이다(그러나 용기(1)등은 도시생략). 제8도에서 동일 참조번호는 제1도 내지 3도에 나타낸 실시예의 것들과 동일한 부재 및 부품을 표시하는데 작용한다.

제8도에 나타낸 가스차단기(80)에서 푸퍼챔버(30)가 팽창챔버(51)와 연통하는 통로(32)가 체크밸브(81)에 구비된다. 체크밸브(81)는 가스가 푸퍼챔버(30)에서 팽창챔버(51)내로 유동하지만 가스가 팽창챔버(51)에서 푸퍼챔버(30)내로 유동하는 것을 방지하도록 설계되어 있다.

결과적으로 전기를 차단할 때 팽창챔버(51)의 가스압이 푸퍼챔버(30)내의 것보다 더 높을 경우 체크밸브(81)는 폐쇄되므로 팽창챔버(51)의 압축가스는 아크(61)에 대해 푸퍼링하는데 먼저 사용된다. 즉, 팽창챔버(51)의 압축가스는 아크(61)를 따라 냉각 유동(62 및 63)원으로 작용한다. 이러한 냉각유동(62 및 63)의 푸퍼링은 팽창챔버(51)의 가스압을 푸퍼챔버(30)내의 가스압 보다 낮게 한다. 다음에 체크밸브(81)는 가스 푸퍼링 냉각유동(62 및 63)이 푸퍼챔버(30)로부터 일어나도록 개방된다. 따라서 아크(61)의 소멸에 대한 가스푸퍼링 시간은 체크밸브(81)가 없는 가스차단기(60)와 비교하여 더 길기 때문에 아크(61)를 더 신뢰성 있게 소멸시킬 수 있다. 또한 푸퍼챔버(30)내의 압력은 팽창챔버(51))의 입력이 큰 전류를 차단함에 따라 증가할 때 조차도 증가하지 않으므로 축(24)의 작동에 대한 반작용력은 더 작아진다. 제9도는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 가스차단기의 단면도이다(그러나 용기(1)등은 생략). 제9도에서 동일참조번호는 제1도 내지 제3도에 나타낸 실시예의 것들과 동일부재 및 부분을 표시하는데 사용한다.

제9도에 나타낸 가스차단기에서 각 배기통로(40)의 배기구(39)의 원주벽(84)은 축(24)의 반경방향으로 돌출한 환형 돌출부로 형성된다. 즉, 축(24)의 반경방향으로 돌출한 환형돌출부(84)는 제1도의 가동부(21)에 대응하는 가동부(21b)의 원통형의 큰 직경부(38)의 각 배기구(39) 주위에 형성된다. 이것은 제1도의 프레임체(11)의 큰 직경부(19)에 대응하는 프레임체(11a)의 원통형의 큰 직경부(19a)의 반경을 돌출부(84)의 반경 높이에 대응하는 양 만큼 더 높게 한다. 그러므로 원통형의 큰 직경부(19a)는 가동부(21b)에 원주상으로 동일 거리를 형성된 환형 돌출부(84)의 돌출단만으로 미끄럼 접촉함으로써 배기구(39)를 개폐한다. 그 결과 가동부(21b)의 미끄럼 접촉면적은 가동부(21)의 것보다 작게 구성되어 가동부(21b)의 미끄럼 저항을 감소시킬 수 있다.

제10도는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 가스차단기(85)의 단면도이다(그러나 용기(1)등은 도시생략). 제10도에서 동일 참조번호는 제1도 내지 제3도에 나타낸 실시예의 것들과 동일한 부재 및 부분을 표시하는데 사용한다.

제10도에 나타낸 가스차단기(85)에 있어서, 가동요소(21c)의 원통형부는 제1도의 가동부(21)의 원통형부(31)에 대응하고 프레임체(11)의 원통형의 큰 직경부(19)와 미끄럽 접촉하게 되도록 큰 직경을 가진다. 그러므로 푸퍼챔버(30a)도 큰 직경을 가지고 푸퍼챔버(30a)내로 삽입된 프레임체(11b)의 주 피스톤체부(86)는 중공피스톤(15a)의 끝단에 형성된다. 또한 푸퍼챔버(30a)의 단부를 한정하는 원추형벽(26)에 형성된 구멍(32a)도 큰 직경을 가진다. 이 실시예의 구조는 상기 설명한 다른 실시예의 구조보다 더 단순하다.

상기 실시예의 각 가스차단기(60,80,83 및 85)에 있어서, 아크 소멸을 한 후 고온으로 가열된 가스는 원통형의 큰 직경부(19,19a)로 유출하는 것이 방지되고 그때까지 가동요소(21,21a,21b 또는 21c)에 형성된 배기통로(40)의 배기구(39)가 프레임체(11)의 원통형의 큰 직경부(19)에 형성된 개구(20)와 일치한다. 그러므로 원통형의 큰 직경부(19)는 고온가스 때문에 손상이 없고 Al₂O₃등을 포함하는 테프론(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 내열 및 반마찰 윤활재로 구성된다. 이 경우 원통형의 큰 직경부(19)는 전적으로 상기 재질로 구성되거나 고온가스로 영향받는 미끄럼에서만 내열 및 반마찰재질로 구성된 부재가 제공될 수 있다.

또한 주 고정요소(10)는 없어도 된다. 이 경우 가동부재(21)의 원통형부는 주가동요소로 기능하지 않고 팽창부재를 한정하는 벽으로 기능한다.

Claims

상대적으로 서로 분리가능한 접촉부를 포함한 제1접촉자와 제2접촉자로 이루어져, 상기 제1접촉자는 상기 제1접촉자의 접촉부의 제1영역에 축방향으로 개방된 제1개방단부를 갖는 함몰 배출 통로를 갖는 한쌍의 접촉자, 아크 소멸 가스의 흐름을 안내하도록 상기 제1접촉자에 대하여 정지되고 상기 한쌍의 접촉자의 상기 접촉부를 둘러싸는 전기 절연재로 이루어진 절연노즐, 상기 절연노즐의 안내하에 아크 소멸 가스를 공급하도록 상기 제2접촉자에 대하여 정지된 버퍼 피스톤과 협력하여 푸퍼챔버를 형성하고 상기 접촉부들의 분리동작과 결합하여 상기 푸퍼챔버에서 아크 소멸가스를 압축하는 푸퍼챔버수단을 포함하여, 상기 푸퍼 챔버수단부터 아크 영역까지의 아크 소멸가스가 상기 제1접촉자의 상기 함몰 배출 통로를 통하여 배출되고, 상기 함몰 배출 통로의 일부가 상기 제1개방단부에 이웃하여 위치하고 상기 푸퍼챔버와 상기 제1접촉자사이에 축방향으로 중간인 제2영역에 위치하며, 상기 함몰 배출 통로는 상기 접촉부의 상기 제1접촉자로부터 실질적으로 반경방향으로 외부로 연장되고, 상기 제2접촉자에 대하여 정지된 블록수단이 분리동작의 초기단계동안 상기 함몰 배출통로의 제2단부를 폐쇄하고 분리동작의 마무리 단계동안에 상기 함몰 배출통로의 상기 제2단부를 개방하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제1항에 있어서, 상기 푸퍼 챔버와 상기 제1접촉자사이의 위치에서 상기 절연 노즐의 내부 공간과 연통하는 함몰부를 가지는 함몰 원통부재를 더 포함하여, 상기 한쌍의 접촉자가 전류를 차단하게 서로 분리됨에 따라 상기 절연 노즐의 내부공간과 상기 함몰 원통부재의 함몰부는 상기 접촉자들사이에 발생된 상기 아크에 의하여 가스를 압축하는 팽창 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제2항에 있어서, 상기 함몰 배출 통로는 상기 푸퍼 챔버와 상기 팽창 챔버사이의 상기 함몰 원통 부재에 대하여 실질적으로 반경방향으로 외부로 연장된 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제2항에 있어서, 상기 푸퍼 챔버와 상기 팽창 챔버사이에 배치되어 가스가 상기 팽창 챔버로부터 상기 푸퍼 챔버내로 흐르는 것을 방지하는 첵 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제1항에 있어서, 상기 배출 통로의 상기 제1개방단부는 상기 블록수단이 상기 배출 통로의 제2단부를 폐쇄하고 개방하도록 상기 함몰 배출 통로의 상기 제2단부를 형성하는 상기 제1접촉자의 일부에만 미끄럼 접촉하게 위치하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제1항에 있어서, 상기 함몰 통로에 이웃한 상기 블록수단의 슬라이딩부는 내열 및 내마모재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제1항에 있어서, 상기 푸퍼 챔버의 외주 벽은 상기 블록수단과 실질적으로 동일한 직경의 실린더인 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
제1항에 있어서, 상기 제1접촉부는 상기 푸퍼 챔버와 상기 팽창 챔버사이에 축방향으로 배치된 복수의 함몰 배출 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 가스 차단기.