KR100475065B1 - extinguishing device for gas insulation switch - Google Patents

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KR100475065B1 KR10-2002-0015296A KR20020015296A KR100475065B1 KR 100475065 B1 KR100475065 B1 KR 100475065B1 KR 20020015296 A KR20020015296 A KR 20020015296A KR 100475065 B1 KR100475065 B1 KR 100475065B1
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Abstract

본 발명은 가스절연 차단기 또는 가스절연 개폐장치에서 전류가 차단될 때 발생하는 아크를 소호시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 차단기의 트립(Trip) 작동시 트립속도가 저하되는 것을 방지하고 운동부의 행정거리를 축소할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a device for extinguishing arcs generated when a current is cut off in a gas insulated breaker or gas insulated switchgear, and particularly, prevents the trip speed from being lowered during the trip operation of the breaker and reduces the stroke length of the moving part. It is to be able to shrink.

본 발명은 고정접촉자내에 설치된 고정 아크접촉자 및 압축실린더와, 상기 압축실린더의 로드에 고정된 안내관과, 상기 압축실린더의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자와, 상기 안내관의 외경부에 이동가능하게 설치되어 압축실린더와의 사이에 압축실을 형성하며 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자 사이에서의 아크 발생시 아크가스의 압력에 따라 상기 압축실의 체적을 증가시키도록 이동됨으로써 아크가 신속히 소호될 수 있는 아크가스의 팽창공간을 제공하는 가동피스턴과, 상기 안내관과 가동피스턴 사이에 설치되고 상기 가동피스턴이 아크가스의 압력에 의해 이동됨으로써 압축되는 압축스프링과, 상기 압축실린더에 고정된 노즐과, 상기 압축실린더의 로드를 차단기의 조작기에 연결하는 조작기 연결로드로 구성된 가스절연 차단기의 소호장치이며, 가동피스턴의 이동에 따른 압축실의 용적변화에 의해 조작기의 소요출력을 감소시키고 차단기의 행정거리를 줄일 수 있다.The present invention provides a fixed arc contactor and a compression cylinder installed in the fixed contactor, a guide tube fixed to the rod of the compression cylinder, a movable arc contactor connected to or separated from the fixed arc contact while moving together in accordance with the movement of the compression cylinder; Installed in the outer diameter of the guide tube to form a compression chamber between the compression cylinder and increases the volume of the compression chamber according to the pressure of the arc gas when an arc is generated between the fixed arc contactor and the movable arc contactor. A moving piston which provides an expansion space of arc gas which can be rapidly extinguished by an arc, and a compression spring which is installed between the guide tube and the movable piston and is compressed by being moved by the pressure of the arc gas. And a nozzle fixed to the compression cylinder and a rod of the compression cylinder to operate the breaker. The extinguishing device and the gas-insulated circuit breaker consisting of a connecting rod connecting the actuator, it is possible to decrease the required output of the actuator by the volume change of the compression chamber according to the movement of the movable piston and reduce the stroke of the circuit breaker.

Description

가스절연 차단기의 소호장치{extinguishing device for gas insulation switch}Extinguishing device for gas insulation switch

본 발명은 가스절연 차단기 또는 가스절연 개폐장치에서 전류가 차단될 때 발생하는 아크를 소호시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 차단기의 트립(Trip) 작동시 트립속도가 저하되는 것을 방지하고 운동부의 행정거리를 축소할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a device for extinguishing arcs generated when a current is cut off in a gas insulated breaker or gas insulated switchgear, and particularly, prevents the trip speed from being lowered during the trip operation of the breaker and reduces the stroke length of the moving part. It is to be able to shrink.

가스절연 개폐장치나 가스절연 차단기는 전기선로상에 설치되어 정상적인 사용상태에서 인위적으로 선로를 개폐할 때 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 전류를 안전하게 차단하여 전력계통 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서, 이와같은 가스절연 차단기에서는 차단기가 트립작동을 할 때 압축실에서 압축된 절연력이 우수한 소호가스를 노즐을 통해 분사시켜 트립작동시 발생하는 아크를 소호시켜주게 된다.The gas insulated switchgear or gas insulated breaker is installed on the electric line to safely cut off the current in case of artificially opening or closing the line in normal use or in case of accident current such as ground fault or short circuit. As a protective electric device, such a gas insulated circuit breaker extinguishes arcs generated during a trip operation by injecting an arc extinguished gas having excellent insulation force in the compression chamber through a nozzle when the breaker trips.

도 1과 도 2는 종래 가스절연 차단기의 소호장치를 나타낸 구성도로서, 소호장치는 고정측과 가동측으로 이루어져 있다.1 and 2 is a configuration diagram showing a conventional arc insulation breaker of the circuit breaker, the arc extinguishing device is composed of a fixed side and a movable side.

고정측은 고정접촉자(1)와 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.The fixed side is composed of a fixed contactor 1 and a fixed arc contactor 2.

가동측은 고정접촉자(3)와, 상기 고정접촉자내에 이동가능하게 설치된 압축실린더(4)와, 상기 압축실린더내에 설치되어 압축실(6)을 형성하는 고정피스턴(5)과, 상기 압축실린더의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자(7)와, 상기 압축실린더에 고정된 노즐(8)과, 상기 압축실린더의 로드를 차단기의 조작기에 연결하는 조작기 연결로드(9)로 구성되어 있다.The movable side includes a fixed contactor 3, a compression cylinder 4 movably installed in the fixed contactor, a fixed piston 5 provided in the compression cylinder to form a compression chamber 6, and movement of the compression cylinder. Movable arc contactor 7 for connecting to or leaving the fixed arc contactor while moving together according to the present invention, a nozzle 8 fixed to the compression cylinder, and a manipulator connecting rod 9 for connecting the rod of the compression cylinder to the manipulator of the breaker. It consists of).

상기와 같은 장치는 차단기의 정상적인 통전 상태에서는 도 1과 같이 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에 접속되어 선로는 폐로상태를 유지하게 된다.In the apparatus as described above, the movable arc contactor 7 is connected to the fixed arc contactor 2 as shown in FIG.

상기와 같은 상태에서 차단기가 트립되면 조작기와 연결된 조작기 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고 로드에 의해 조작기 연결로드(9)와 연결된 압축실린더(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 조작기 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.When the breaker trips in the above state, a force is transmitted to the manipulator connecting rod 9 connected to the manipulator in the right direction (opening direction) in the drawing to start a high speed trip operation and is connected to the manipulator connecting rod 9 by the rod. The compression cylinder 4 and the movable arc contactor 7 are moved together in the direction of movement of the manipulator connecting rod 9.

이때 압축실린더(4)와 고정피스턴(5)에 의해 형성된 압축실(6)의 용적은 압축실린더(4)의 이동에 따라 급속히 줄어들게 되고 압축실린더(4)의 이동에 의해 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에서 분리되는 순간부터 가동 아크접촉자(7)와 고정 아크접촉자(2) 사이에서 아크가 발생하게 되는데, 상기와 같이 아크가 발생할 때 도 2와 같이 압축실(6)내에 압축되어 있던 압축가스가 노즐(8)을 통해 아크방향으로 분사되므로 아크가 소호되고 전류는 차단되는 것이다.At this time, the volume of the compression chamber 6 formed by the compression cylinder 4 and the fixed piston 5 is rapidly reduced with the movement of the compression cylinder 4 and the movable arc contactor 7 by the movement of the compression cylinder 4. Is generated between the movable arc contactor 7 and the fixed arc contactor 2 from the moment when is separated from the fixed arc contactor 2, when the arc occurs as described above in the compression chamber 6 as shown in FIG. Since the compressed gas that has been compressed is injected in the arc direction through the nozzle 8, the arc is extinguished and the current is interrupted.

그러나 상기와 같은 차단기에서 높은 에너지의 아크를 신속하게 소호하여 차단기의 성능을 향상시키기 위해서는 트립속도인 조작기 연결로드(9)의 이동속도를 향상시켜 압축실내의 가스압력을 증대시키고 분출되는 가스의 양을 증대시켜 주어야 한다.However, in order to improve the performance of the circuit breaker by quickly extinguishing arcs of high energy in the circuit breaker as described above, the moving speed of the manipulator connecting rod 9, which is the tripping speed, is increased to increase the gas pressure in the compression chamber and the amount of gas ejected. Should be increased.

또한 종래에는 트립속도를 향상시키고 분출되는 가스량을 증대시키기 위해 조작기의 출력을 증대시키고 압축실의 운동거리인 행정거리를 늘려주었는데, 상기와 같이 조작기의 출력을 증가시키거나 차단기의 행정거리를 늘리는 경우 부품의 대형화가 요구되어 장치가 커지고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.In addition, in the past, the output of the manipulator was increased and the stroke length, which is the movement distance of the compression chamber, was increased in order to improve the tripping speed and increase the amount of gas ejected. In the case of increasing the output of the manipulator or the stroke length of the breaker as described above. There is a problem that the size of the component is required to increase the device and the manufacturing cost increases.

본 발명의 목적은 조작기의 출력을 증대시키거나 압축실의 행정거리를 늘리지 않고도 차단기의 아크를 효과적으로 소호시킬 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of effectively extinguishing arcs of a breaker without increasing the output of the manipulator or increasing the stroke length of the compression chamber.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 고정접촉자내에 설치된 고정 아크접촉자 및 압축실린더와, 상기 압축실린더의 로드에 고정된 안내관과, 상기 압축실린더의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자와, 상기 안내관의 외경부에 이동가능하게 설치되어 압축실린더와의 사이에 압축실을 형성하며 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자 사이에서의 아크 발생시 아크가스의 압력에 따라 상기 압축실의 체적을 증가시키도록 이동됨으로써 아크가 신속히 소호될 수 있는 아크가스의 팽창공간을 제공하는 가동피스턴과, 상기 안내관과 가동피스턴 사이에 설치되고 상기 가동피스턴이 아크가스의 압력에 의해 이동됨으로써 압축되는 압축스프링과, 상기 압축실린더에 고정된 노즐과, 상기 압축실린더의 로드를 차단기의 조작기에 연결하는 조작기 연결로드로 구성된 가스절연 차단기의 소호장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the fixed arc contactor and the compression cylinder installed in the fixed contactor according to the embodiment of the present invention for achieving the above object, fixed to the rod of the compression cylinder A compression chamber is formed between the guide tube, a movable arc contactor which connects to or leaves the fixed arc contactor while moving together with the movement of the compression cylinder, and is movable to an outer diameter of the guide tube to form a compression chamber. A movable piston for providing an expansion space of arc gas in which arc can be rapidly extinguished by moving to increase the volume of the compression chamber according to the pressure of arc gas when an arc is generated between the fixed arc contactor and the movable arc contactor; Installed between the guide tube and the movable piston, the movable piston is moved by the pressure of the arc gas Is composed of a compression spring and is compressed, secured to the compression cylinder and the nozzle, the actuator connecting rod for connecting the rod of the compression cylinder to the actuator of the circuit breaker of the gas-insulated circuit breaker is provided as the extinguishing device.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 아크 소호장치를 나타낸 단면도이다.3 to 6 are cross-sectional views showing the arc extinguishing device according to the present invention.

고정측은 고정접촉자(1)와 고정 아크접촉자(2)로 구성된다.The fixed side is composed of a fixed contactor 1 and a fixed arc contactor 2.

가동측은 고정접촉자(3)와, 상기 고정접촉자내에 이동가능하게 설치된 압축실린더(4)와, 상기 압축실린더의 로드에 고정된 안내관(10)과, 상기 안내관의 외경부에 이동가능하게 설치되어 압축실린더와의 사이에 압축실(6)을 형성하며 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자 사이에서의 아크 발생시 아크가스의 압력에 따라 상기 압축실의 체적을 증가시키도록 이동됨으로써 아크가 신속히 소호될 수 있는 아크가스의 팽창공간을 제공하는 가동피스턴(11)과, 상기 안내관과 가동피스턴 사이에 설치되고 상기 가동피스턴이 아크가스의 압력에 의해 이동됨으로써 압축되는 압축스프링(12)과, 상기 압축실린더의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자(7)와, 상기 압축실린더에 고정된 노즐(8)과, 상기 압축실린더의 로드를 차단기의 조작기에 연결하는 조작기 연결로드(9)로 구성되어 있다.The movable side is fixedly mounted to the fixed contactor (3), a compression cylinder (4) movably installed in the fixed contactor, a guide tube (10) fixed to the rod of the compression cylinder, and a movable part of the outer diameter portion of the guide tube. And a compression chamber 6 is formed between the compression cylinder and the arc moves quickly to increase the volume of the compression chamber according to the pressure of the arc gas when an arc is generated between the fixed arc contactor and the movable arc contactor. A movable piston 11 providing an expansion space of arc gas, a compression spring 12 installed between the guide tube and the movable piston and compressed by moving the movable piston by the pressure of the arc gas, The movable arc contactor 7 which connects to or leaves the fixed arc contactor while moving together with the movement of the compression cylinder, the nozzle 8 fixed to the compression cylinder, and the pressure It consists of a rod of a cylinder actuator connected to the rod 9 to connect to the controller of the circuit breaker.

상기 안내관(10)과 가동실린더(11)의 연결부위에는 걸림턱이 형성되어 가동실린더(11)가 안내관(10)으로 부터 분리되지는 않으며, 상기 압축스프링(12)은 압축실(6)내의 압력이 일정한 압력 이상이 되면 그 압력에 의해 압축되도록 설계되어 있다.The engaging jaw is formed at the connection portion between the guide tube 10 and the movable cylinder 11 so that the movable cylinder 11 is not separated from the guide tube 10, and the compression spring 12 is a compression chamber 6. When the pressure inside the cylinder is above a certain pressure, it is designed to be compressed by the pressure.

상기와 같이 구성된 본 발명은 차단기의 정상운전 상태에서는 도 3과 같이 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)와 접속하여 폐로상태를 유지하게 된다.In the present invention configured as described above, the movable arc contactor 7 is connected to the fixed arc contactor 2 to maintain the closed state as shown in FIG. 3 in the normal operation state of the breaker.

상기와 같은 상태에서 차단기가 트립되면 조작기와 연결된 조작기 연결로드(9)에 도면상 우측방향(개로방향)으로 힘이 전달되어 고속의 트립동작이 시작되고 도 4와 같이 로드에 의해 조작기 연결로드(9)와 연결된 압축실린더(4) 및 가동 아크접촉자(7)가 조작기 연결로드(9)의 이동방향으로 함께 이동하게 된다.When the breaker trips in the above state, a force is transmitted to the manipulator connecting rod 9 connected to the manipulator in the right direction (opening direction) in the drawing to start a high-speed trip operation, and as shown in FIG. The compression cylinder 4 and the movable arc contactor 7 connected with 9 are moved together in the moving direction of the manipulator connecting rod 9.

따라서 압축실린더(4)와 가동피스턴(11)에 의해 형성된 압축실(6)이 압축되어 압력이 상승하게 되고 압축실린더(4)의 이동에 의해 가동 아크접촉자(7)가 고정 아크접촉자(2)에서 분리되는 순간부터 가동 아크접촉자(7)와 고정 아크접촉자(2) 사이에서 아크가 발생하게 되며, 이때 압축실(6)의 압력은 압축실린더(4)의 이동에 따른 압력상승과 아크 에너지에 의한 열팽창 압력에 의해 급속도로 상승하게 된다.Therefore, the compression chamber 6 formed by the compression cylinder 4 and the movable piston 11 is compressed to increase the pressure, and the movable arc contactor 7 is fixed by the movable arc contactor 7 by the movement of the compression cylinder 4. An arc is generated between the movable arc contactor 7 and the fixed arc contactor 2 from the moment of separation at the moment, and the pressure of the compression chamber 6 is increased by the pressure rise and the arc energy due to the movement of the compression cylinder 4. It rises rapidly by the thermal expansion pressure by this.

상기와 같이 압축실(6의 압력이 급속도로 상승하여 일정한 압력 이상이 되면 도 5와 같이 압축실(6)의 압력에 의해 가동피스턴(11)이 압축스프링(12)을 압축시키면서 안내관(10)을 따라 도면상 우측방향으로 이동하여 압축실(6)의 용적이 확대되고 압축된 가스는 노즐(8)을 통해 가동 아크접촉자(7) 및 고정 아크접촉자(2) 사이로 분출되어 아크를 소호시킴과 동시에 전류를 차단하게 된다.As described above, when the pressure in the compression chamber 6 rises rapidly and becomes equal to or more than a predetermined pressure, the movable piston 11 compresses the compression spring 12 by the pressure of the compression chamber 6 as shown in FIG. 5. Move toward the right in the drawing to expand the volume of the compression chamber 6 and the compressed gas is ejected through the nozzle 8 between the movable arc contactor 7 and the fixed arc contactor 2 to arc extinguish the arc. At the same time, it cuts off the current.

또한 차단기의 동작이 거의 완료되면 도 6과 같이 압축되었던 압축스프링(12)이 원상태로 복귀하여 다시 압축실(6)내의 가스 분출압력을 일정하게 지속적으로 유지시켜 주며, 가동피스턴(11)을 원위치로 복귀시킨다.In addition, when the operation of the circuit breaker is almost completed, the compressed spring 12, which has been compressed as shown in FIG. 6, returns to its original state, thereby maintaining the gas ejection pressure in the compression chamber 6 constantly and continuously, and the movable piston 11 is returned to its original position. Return to.

그리고 차단기가 투입되면 조작기 연결로드(9)가 도면상 좌측방향으로 이동하여 도 3과 같은 상태로 환원된다.Then, when the breaker is put in, the manipulator connecting rod 9 moves to the left in the drawing and is reduced to the state as shown in FIG. 3.

본 발명은 압축실린더내에 고정실린더를 설치하는 종래 장치와는 달리 압축실린더내에 가동실린더를 설치하여 압축실내의 용적을 가변시킬 수 있도록 되어있고 이에따라 압축실이 일정한 압력 이상으로 높아지면 압축실의 용적이 확대되어 더 이상의 압력상승이 억제됨과 동시에 가스 분출량이 증가하도록 되어 있으므로 조작기의 소요출력을 감소시킬 수 있고 차단기의 행정거리를 줄일 수 있게 된다.According to the present invention, unlike the conventional apparatus in which a fixed cylinder is installed in the compression cylinder, the movable cylinder is installed in the compression cylinder to change the volume of the compression chamber. Accordingly, when the compression chamber becomes higher than a certain pressure, the volume of the compression chamber is increased. Since the pressure increase is suppressed and the gas ejection amount is increased at the same time, the required output of the manipulator can be reduced and the stroke distance of the breaker can be reduced.

즉, 종래에는 압축실의 높은 압력을 이기면서 압축실린더를 이동시키기 위해 압축실의 압력상승에 비례하여 조작기의 소요출력을 크게하거나 또는 압축실의 용적을 크게해 주어야 했지만, 본 발명은 압축실의 압력이 일정한 압력 이상으로 상승할 때 자동적으로 압축실의 용적이 증대되면서 압력상승이 억제되므로 조작기의 소요출력을 감소시킬 수 있고 운동부의 행정거리를 줄일 수 있게 되는 것이다.That is, in the related art, in order to move the compression cylinder while overcoming the high pressure of the compression chamber, the required output of the manipulator or the volume of the compression chamber should be increased in proportion to the pressure increase of the compression chamber. When the pressure rises above a certain pressure, the volume of the compression chamber is automatically increased and the pressure rise is suppressed, thereby reducing the required output of the manipulator and reducing the stroke length of the moving part.

도 1과 도 2는 종래 장치를 나타낸 단면도로서1 and 2 are cross-sectional views showing a conventional device

도 1은 선로가 통전중인 상태도1 is a state diagram in which the track is energized

도 2는 차단기가 트립되는 상태도2 is a state in which the breaker trips

도 3 내지 도 도 6은 본 발명을 나타낸 단면도로서3 to 6 are cross-sectional views showing the present invention.

도 3은 선로가 통전중인 상태도3 is a state diagram in which the track is energized

도 4는 차단기가 트립되는 상태도4 is a state in which the breaker trips

도 5는 압력상승에 의해 압축실의 용적이 확대된 상태도5 is a state in which the volume of the compression chamber is enlarged by the pressure rise

도 6은 선로가 차단된 개로 상태도6 is an open state diagram of a blocked line

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

3 : 고정 아크접촉자 4 : 압축실린더3: fixed arc contactor 4: compression cylinder

6 : 압축실 7 : 가동 아크접촉자6: compression chamber 7: movable arc contactor

8 : 노즐 9 : 조작기 연결로드8: nozzle 9: manipulator connecting rod

10 : 안내관 11 : 가동피스턴10: guide 11: movable piston

12 : 압축스프링12: compression spring

Claims (2)

고정접촉자내에 설치된 고정 아크접촉자 및 압축실린더와, 상기 압축실린더의 로드에 고정된 안내관과, 상기 압축실린더의 이동에 따라 함께 이동하면서 고정 아크접촉자에 접속하거나 이탈하는 가동 아크접촉자와, 상기 안내관의 외경부에 이동가능하게 설치되어 압축실린더와의 사이에 압축실을 형성하며 상기 고정 아크접촉자와 상기 가동 아크접촉자 사이에서의 아크 발생시 아크가스의 압력에 따라 상기 압축실의 체적을 증가시키도록 이동됨으로써 아크가 신속히 소호될 수 있는 아크가스의 팽창공간을 제공하는 가동피스턴과, 상기 안내관과 가동피스턴 사이에 설치되고 상기 가동피스턴이 아크가스의 압력에 의해 이동됨으로써 압축되는 압축스프링과, 상기 압축실린더에 고정된 노즐과, 상기 압축실린더의 로드를 차단기의 조작기에 연결하는 조작기 연결로드로 구성된 것을 특징으로 하는 가스절연 차단기의 소호장치.A fixed arc contactor and a compression cylinder installed in the fixed contactor, a guide tube fixed to the rod of the compression cylinder, a movable arc contactor connected to or separated from the fixed arc contact while moving together with the movement of the compression cylinder, and the guide tube It is installed so as to be movable in the outer diameter portion of the compression cylinder to form a compression chamber and move between the fixed arc contactor and the movable arc contactor to increase the volume of the compression chamber according to the pressure of the arc gas when the arc is generated A movable piston which provides an expansion space of arc gas by which arc can be rapidly extinguished, a compression spring installed between the guide tube and the movable piston and compressed by moving the movable piston by the pressure of the arc gas, and the compression Connect the nozzle fixed to the cylinder and the rod of the compression cylinder to the manipulator of the breaker The extinguishing device in the gas-insulated circuit breaker, characterized in that the actuator is configured as a connecting rod. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안내관과 가동피스턴의 연결부위에 가동피스턴이 안내관에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림턱을 형성하여서 된 가스절연 차단기의 소호장치.And an engaging jaw preventing a movable piston from being separated from the guide tube at a connection portion between the guide tube and the movable piston.
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