KR101968228B1 - 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부에 관한 것이다. 본 발명의 가동부(50)에는 파퍼실린더(52), 노즐(60), 메인접점(64) 등이 있다. 여기서 상기 노즐(60)의 후단에 있는 외면리브(62)는 상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56) 선단에 있는 걸이리브(58)에 걸어진다. 상기 파퍼실린더(52) 내부에는 챔버가이드(54)가 있어서 상기 노즐(60)이 유동되지 않도록 한다. 상기 걸이부(56) 선단 외면에는 상기 메인접점(64)이 장착된다. 본 발명에서는 차단기의 가동부를 구성하는 부품수가 줄어들고 볼팅의 개소가 줄어 조립작업의 공수가 크게 적어지며 볼트풀림에 의한 메인 접점 이탈현상이 발생하지 않는 이점이 있다.

Description

가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부{Circuit Breaker of moving conductor in a gas insulation switchgear}
본 발명은 가스절연 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단기에서 온오프 동작을 위해 이동하는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부에 관한 것이다.
가스절연 개폐장치(Gas insulation switchgear)는 금속제 밀폐용기인 외함에 절연성능과 소호성능이 우수한 절연가스(SF6)를 사용하여 도체와 각종 보호기기들을 수납시켜 신뢰성을 향상시킨 수변전 설비이다. 이와 같은 가스절연개폐장치에는 차단기, 단로기, 접지개폐기 등이 있다.
한편, 상기 가스절연 개폐장치의 차단기에는 일반적으로 고정부와 가동부가 있으며, 상기 가동부가 이동하면서 선로를 연결하거나 끊어주게 된다. 이와 같은 가동부는 일반적으로 파퍼실린더, 노즐, 메인접점 등으로 구성된다.
참고로 도 1에는 일반적인 가스절연 개폐장치의 차단기의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이에 따르면, 가동부(1)에는 파퍼실린더(3)가 있고, 상기 파퍼실린더(3)의 선단 측에는 노즐몸체(5)가 위치된다. 상기 노즐몸체(5)는 메인접점(7)과 함께 볼트(9)에 의해 상기 파퍼실린더(3)에 체결된다. 상기 파퍼실린더(3)는 일반적으로 원통형상이므로, 상기 볼트(9)는 원 궤적을 그리도록 다수개가 사용된다.
상기 노즐몸체(5)에 걸어져서 노즐(11)이 설치된다. 상기 노즐(11)은 상기 파퍼실린더에서 공급되는 절연가스를 분사하여 아크를 소호하는 작용을 한다. 도면부호 13은 노즐커버이고, 14는 가동아크접점이다. 상기 가동아크접점(14)은 상기 메인접점(7)이 고정부의 메인접점(도시되지 않음)과 분리되고 나서 고정아크접점(15)과 분리되면서 메인접점(7)에는 아크가 발생하지 않도록 한다. 그리고, 상기 노즐(11)을 통해서는 파퍼실린더(3)에서 공급되는 절연가스가 분사되면서 아크를 소호하게 된다.
하지만, 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 가스절연 개폐장치의 가동부에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 가동부(1)에서 노즐몸체(5), 노즐(11), 메인접점(7)의 결합을 위해서 볼트(9)가 사용된다. 따라서, 조립과정에서의 작업공수가 많아지고, 전체 부품수가 늘어나게 되는 문제가 있다.
또한, 상기 볼트(9)는 가동부(1)의 사용중에 발생하는 진동 등에 의해 풀림이 발생하여 가동부(1)의 부품 일부가 정확하고 견고하게 고정되지 않는 문제점이 있다.
그리고, 상기 메인접점(7)과 노즐몸체(5), 퍼퍼실린더(3)로 이어지는 전기적 연결을 위한 접촉면이 상대적으로 좁은 문제점이 있다. 따라서, 통전을 위한 접촉면적을 높이기 위해서는 가동부(1)의 크기가 커져야 하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1084663 호 미국등록특허 US 5424503 미국등록특허 US 5072084
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부의 부품수를 최소화하면서 소형화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 메인접점과 파퍼실린더 사이의 통전면을 가동부의 길이방향으로 형성하여 차단기의 가동부를 소형화하면서도 충분한 통전면적을 확보하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 외면을 둘러 통전면이 길이방향으로 연장되어 형성된 걸이부를 선단에 구비하는 파퍼실린더와, 상기 걸이부 선단 내면의 걸이리브에 걸어져 설치되고 상기 파퍼실린더 내부의 파퍼챔버에서 전달되는 절연기체를 분사하는 노즐과, 상기 파퍼실린더의 걸이부에 결합되고 고정부의 메인접점과 접촉되는 메인접점과, 상기 파퍼실린더의 내부에 설치되어 상기 노즐에 형성된 외면리브 후단에 선단이 밀착되는 챔버가이드를 포함하며, 상기 메인접점은 상기 파퍼실린더의 걸이부 외면에 압입결합되고, 상기 파퍼실린더의 걸이부 내면에는 나사결합부가 형성되고 상기 파퍼실린더의 나사결합부와 대응되는 챔버가이드의 위치에도 나사결합부가 형성되어 파퍼실린더와 챔버가이드가 결합됩니다.
상기 파퍼실린더의 걸이부 내면 선단에는 걸이리브가 형성되어 상기 노즐의 외면리브가 걸어진다.
상기 메인접점은 상기 파퍼실린더의 걸이부 외면을 둘러 설치되는 것으로, 상기 통전면에 내면이 밀착되는 접점부와, 상기 접점부의 선단을 둘러 형성되어 상기 걸이부의 선단과 대응되는 위치에 있는 스톱부를 포함하고 상기 접점부와 스톱부가 연결되는 부분은 곡면 또는 경사면으로 된다.
상기 파퍼실린더의 걸이부 외경은 전체 파퍼실린더에서 가장 작은 치수를 가진다.
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상기 노즐의 후단에는 후단가이드가 형성되어 상기 챔버가이드의 선단 내면에 위치된다.
본 발명에 의한 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 본 발명에서는 가동부를 구성하는 파퍼실린더, 노즐, 메인접점을 체결하면서 메인접점의 압입구조를 사용한다. 따라서, 다수개의 볼트를 사용하는 종래 기술과 비교할 때, 상대적으로 부품수가 줄어들게 되는 효과가 있다.
본 발명에서는 메인접점의 접점부 내면이 파퍼실린더의 걸이부 외면에 형성된 통전면에 밀착되므로, 가동부의 길이방향으로 상대적으로 긴 구간에서 통전이 이루어질 수 있게 된다. 또한 통전면이 가동부의 길이방향으로 형성되므로 가동부의 직경이 상대적으로 줄어들 수 있게 되어 가동부가 소형화되는 효과도 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 가스절연 개폐장치용 차단기의 중요부 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부의 바람직한 실시례를 보인 단면도.
도 3은 본 발명 실시례의 구성을 개략적으로 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명 실시례에서 메인접점을 결합하기 전의 상태를 보인 단면도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명 실시례의 가동부(50)에는 파퍼실린더(52)가 있다. 상기 파퍼실린더(52)는 가동부(50)의 골격을 형성할 뿐만 아니라 어느 정도의 외관도 구성한다. 또한 파퍼실린더(52)는 통전의 역할도 한다. 상기 파퍼실린더(52)는 대략 원통형상으로 되고, 그 내부에 절연가스가 위치되는 파퍼챔버 들이 있다. 상기 파퍼챔버들로는 열파퍼챔버와 압력파퍼챔버가 있을 수 있다. 상기 파퍼챔버 들의 절연가스는 아래에서 설명될 노즐(60)로 전달되고, 노즐(60)에서 분사되어 가동부(50)의 가동아크접점(도시되지 않음)과 고정부의 고정아크접점(도시되지 않음) 사이에서 발생하는 아크를 소호하게 된다. 상기 파퍼실린더(52)의 선단 내면, 보다 정확하게는 아래에서 설명될 걸이부(56)의 내면에는 나사부가 형성된 나사결합부(53)가 있다.
상기 파퍼실린더(52)의 내부에 파퍼챔버들을 형성하기 위해 챔버가이드(54)가 있다. 상기 챔버가이드(54)의 선단 외면에는 나사부가 형성된 나사결합부(55)가 있다. 상기 챔버가이드(54)의 나사결합부(55)가 상기 파퍼실린더(52)의 나사결합부(53)에 결합된다. 상기 챔버가이드(54)의 내부에는 가동아크접점(도시되지 않음)이 설치된다. 상기 가동아크접점은 고정부에 있는 고정아크접점과 결합되고 분리된다.
상기 파퍼실린더(52)의 선단에는 걸이부(56)가 있다. 상기 걸이부(56)는 파퍼실린더(52)의 다른 부분에 비해 외경이 작게 형성된다. 상기 걸이부(56)의 외면은 통전면(57)이 되는데, 아래에서 설명될 메인접점(64)과의 통전을 위한 영역이다. 상기 통전면(57)은 전체 가동부(50)의 길이방향으로 연장되어 있으므로, 가동부(50)의 폭방향 크기를 늘이지 않으면서도 통전을 위한 충분한 면적을 확보할 수 있다.
상기 걸이부(56)의 선단에는 걸이리브(58)가 형성된다. 상기 걸이리브(58)는 상기 걸이부(56)의 선단 내면을 둘러서 형성된다. 도시된 실시례에서 상기 걸이리브(58)는 상기 걸이부(56)의 선단 전체를 둘러서 형성되어 있는데, 반드시 그러할 필요는 없고 간헐적으로 형성될 수도 있다.
상기 파퍼실린더(52)의 선단에는 노즐(60)이 연결되어 있다. 상기 노즐(60)은 상기 파퍼실린더(52) 내부의 파퍼챔버에서 전달된 절연가스가 안내되어 배출되는 부분이다. 상기 노즐(60)에서 분사되는 절연가스는 가동부(50)의 가동아크접점(도시되지 않음)과 고정부의 고정아크접점(도시되지 않음) 사이에서 발생하는 아크를 소호하는 역할을 한다.
상기 노즐(60)의 후단에는 외면리브(62)가 있다. 상기 외면리브(62)는 상기 걸이리브(58)에 걸어지는 부분이다. 상기 외면리브(62)는 상기 노즐(60)의 후단 외면을 둘러서 돌출되어 있다. 상기 노즐(60)의 후단에는 후단가이드(63)가 원통형상으로 되어 있다. 상기 후단가이드(63)는 상기 챔버가이드의 선단 내면에 밀착되어 있게 된다.
상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56)에는 메인접점(64)이 압입되어 장착된다. 상기 메인접점(64)은 대략 원통형상으로 만들어지는데, 그 내경이 상기 걸이부(56)의 외경과 같거나 약간 작게 된다. 상기 메인접점(64)은 상기 걸이부(56) 외면 전체를 덮도록 만들어진다. 상기 메인접점(64)은 접점부(66)와 스톱부(68)로 구성되는데, 상기 접점부(66)는 상기 걸이부(56)의 통전면(57)에 밀착되는 부분이다. 상기 스톱부(68)는 상기 걸이부(56)의 선단에 위치되는 부분으로, 상기 걸이부(56)의 선단에 밀착된다. 상기 스톱부(68)와 걸이부(56)가 연결되는 외면은 곡면으로 되는데, 이는 상기 메인접점(64)이 고정부의 메인접점(도시되지 않음)과 접촉될 때 부드럽게 접촉이 진행되도록 하기 위함이다. 상기 스톱부(68)와 걸이부(56)가 연결되는 부분은 곡면 뿐만 아니라 경사면으로 될 수도 있다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부가 조립되는 것과 동작되는 것을 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 차단기의 가동부(50)를 조립함에 있어서, 나사를 전혀 사용하지 않는다. 즉, 노즐(60)과 파퍼실린더(52)의 결합은 기구적인 구성에 의해 이루어지고, 메인접점(64)은 파퍼실린더(52)에 압입되어 설치되기 때문이다.
상기 노즐(60)과 파퍼실린더(52)의 결합은 상기 노즐(60)을 상기 파퍼실린더(52)의 후단을 통해 삽입하여 노즐(60) 후단의 외면리브(62)가 상기 파퍼실린더(52)의 걸이리브(58)에 걸어지게 한다. 상기 노즐(60)의 외면리브(62)가 상기 파퍼실린더(52)의 걸이리브(58)에 걸어진 상태에서, 상기 열챔버가이드(54)를 상기 파퍼실린더(52)에 결합한다.
상기 열챔버가이드(54)는 상기 파퍼실린더(52)의 후단을 통해 삽입되어 상기 파퍼실린더(52)의 나사결합부(53)에 열챔버가이드(54)의 나사결합부(55)를 결합시킨다. 이를 위해 상기 열챔버가이드(54)를 상기 파퍼실린더(52) 내에서 회전시킨다. 상기 열챔버가이드(54)의 선단이 상기 노즐(60)의 외면리브(62)에 밀착되면 노즐(60)이 유동되지 않고 견고하게 고정된다.
한편, 상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56)에 상기 메인접점(64)을 설치하는 것은 상기 메인접점(64)을 상기 걸이부(56)에 압입함에 의해 이루어진다. 상기 메인접점(64)의 접점부(66) 내면이 상기 걸이부(56)의 통전면(57)에 밀착되도록 하고 메인접점(64)의 스톱부(68)가 상기 걸이부(56)의 선단에 대응되도록 한다. 상기 메인접점(64)을 상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56)에 장착하는 것은 상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56)에 노즐(60)을 설치하기 전이 될 수도 있고, 상기 파퍼실린더(52)의 걸이부(56)에 노즐(60)을 설치한 후가 될 수도 있다.
이와 같이 조립이 된 차단기의 가동부(50)는 선로상에서 상기 메인접점(64)이 고정부의 메인접점과 접촉한 상태로 있다가, 이상 신호가 발생하면 상기 가동부(50)에 조작신호가 전달되어 상기 가동부(50)가 이동하게 된다. 참고로, 상기 가동부(50)의 메인접점(64)이 고정부의 메인접점과 접촉한 상태에서는 상기 가동자(50)의 가동아크접점이 고정자의 고정아크접점과 접촉한 상태이다.
이상 신호가 주어지면 상기 가동부(50)가 동작된다. 상기 가동부(50)의 동작으로, 상기 가동부(50)의 메인접점(64)과 고정부의 메인접점이 분리되고, 그 다음으로 상기 가동아크접점과 고정아크접점이 분리된다. 상기 가동아크접점과 고정아크접점의 분리시에 아크가 발생하고, 이 아크는 상기 노즐(60)을 통해 분사되는 절연가스로 소호된다.
이상 신호의 제공에 따른 동작이 마치고 나면, 상기 가동부(50)는 다시 고정부쪽으로 이동하여 상기 가동부(50)의 메인접점(64)과 고정부의 메인접점이 연결되어 선로를 연결하게 된다. 이때, 가동부(50)의 가동아크접점과 고정부의 고정아크접점은 상기 가동부(50)의 메인접점(64)과 고정부의 메인접점보다 먼저 접촉하게 된다. 이와 같이 함에 의해 가동부(50)의 메인접점(64)과 고정부의 메인접점의 접촉시에 아크가 발생하지 않게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
50: 가동부 52: 파퍼실린더
53: 나사결합부 54: 챔버가이드
55: 나사결합부 56: 걸이부
57: 통전면 58: 걸이리브
60: 노즐 62: 외면리브
64: 메인접점 66: 접점부
68: 스톱부

Claims (7)

  1. 외면을 둘러 통전면이 길이방향으로 연장되어 형성된 걸이부를 선단에 구비하는 파퍼실린더와,
    상기 걸이부 선단 내면의 걸이리브에 걸어져 설치되고 상기 파퍼실린더 내부의 파퍼챔버에서 전달되는 절연기체를 분사하는 노즐과,
    상기 파퍼실린더의 걸이부에 결합되고 고정부의 메인접점과 접촉되는 메인접점과,
    상기 파퍼실린더의 내부에 설치되어 상기 노즐에 형성된 외면리브 후단에 선단이 밀착되는 챔버가이드를 포함하며,
    상기 메인접점은 상기 파퍼실린더의 걸이부 외면에 압입결합되고,
    상기 파퍼실린더의 걸이부 내면에는 나사결합부가 형성되고 상기 파퍼실린더의 나사결합부와 대응되는 챔버가이드의 위치에도 나사결합부가 형성되어 파퍼실린더와 챔버가이드가 결합되는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파퍼실린더의 걸이부 내면 선단에는 걸이리브가 형성되어 상기 노즐의 외면리브가 걸어지는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 메인접점은 상기 파퍼실린더의 걸이부 외면을 둘러 설치되는 것으로, 상기 통전면에 내면이 밀착되는 접점부와, 상기 접점부의 선단을 둘러 형성되어 상기 걸이부의 선단과 대응되는 위치에 있는 스톱부를 포함하고 상기 접점부와 스톱부가 연결되는 부분은 곡면 또는 경사면으로 되는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 파퍼실린더의 걸이부 외경은 전체 파퍼실린더에서 가장 작은 치수를 가지는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐의 후단에는 후단가이드가 형성되어 상기 챔버가이드의 선단 내면에 위치되는 가스절연 개폐장치용 차단기의 가동부.
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