KR20160109823A - 전단 볼트 - Google Patents

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KR20160109823A
KR20160109823A KR1020150034940A KR20150034940A KR20160109823A KR 20160109823 A KR20160109823 A KR 20160109823A KR 1020150034940 A KR1020150034940 A KR 1020150034940A KR 20150034940 A KR20150034940 A KR 20150034940A KR 20160109823 A KR20160109823 A KR 20160109823A
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shear
shear bolt
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최진욱
김정년
오동윤
이덕규
이정진
정근영
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 전단 볼트에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 케이블의 도체 접속을 위한 볼트 커넥터(bolt connector)에 사용되는 전단 볼트로서 상기 볼트 커넥터에 삽입되는 깊이 조절이 용이하여 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항증가 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전단 볼트에 관한 것이다.

Description

전단 볼트{Shear bolt}
본 발명은 전단 볼트에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 케이블의 도체 접속을 위한 볼트 커넥터(bolt connector)에 사용되는 전단 볼트로서 상기 볼트 커넥터에 삽입되는 깊이 조절이 용이하여 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항증가 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전단 볼트에 관한 것이다.
전력 케이블은 통상 도체로서 구리(Cu) 도체를 사용한다. 한편, 도전율이 구리(Cu)의 약 66%로 낮지만 가볍고 가격이 저렴한 알루미늄(Al) 도체의 사용이 증가하는 추세에 있다.
도 1은 알루미늄(Al) 도체의 단면 형태에 관한 다양한 실시예들을 개략적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1a는 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 연합한 원형 연선 도체, 도 1b는 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 압축한 원형 압축 도체, 그리고 도 1c는 단면이 원형인 복수의 소선으로 이루어지고 부채꼴 형상으로 압축된 복수개의 섹션을 함께 전체적으로 원형으로 연합한 분할 압축 원형 도체의 단면을 각각 개략적으로 도시한 것이다.
알루미늄(Al) 도체는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 소선을 연합한 형태로 구성하며, 복수의 소선들 사이에 수밀용 종이테이프 또는 컴파운드를 삽입하여 외부로부터 침투한 수분이 케이블의 길이방향으로 진전하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 알루미늄(Al) 도체의 접속 방법으로 용접, 압착 슬리브, 볼트 커넥터 등을 이용한 방법이 있다. 용접에 의한 알루미늄(Al) 도체의 접속 방법은 용접 작업을 위해 알루미늄(Al) 도체를 구성하는 복수의 소선 가닥들을 모두 분리하고 이들 사이의 수밀용 종이테이프 또는 컴파운드를 제거해야 하기 때문에 작업시간이 오래 걸리고 비용이 고가인 문제가 있다.
또한, 압착 슬리브에 의한 알루미늄(Al) 도체의 접속 방법은 슬리브에 의한 도체간 연결을 위해 일정 시간 동안 상기 알루미늄(Al) 도체가 외부 환경에 노출되고 이로써 상기 알루미늄(Al) 도체의 표면에 산화피막이 형성되어 케이블의 접속부에서의 저항이 증가하고, 결과적으로 국부적인 발열로 인해 케이블이 손상되거나 케이블의 정격전류가 제한될 수 있는 문제가 있다.
한편, 도 2는 볼트 커넥터에 의해 인접한 케이블의 알루미늄(Al) 도체가 서로 접속된 모습을 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 도 2에서 A-A'의 단면 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 볼트 커넥터(300)는 인접한 케이블(200a,200b) 각각의 도체(210a,210b)가 각각 삽입되는 도체 삽입홈(320) 및 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입된 도체(210a,210b)를 고정시키고 상기 도체(210a,210b)와 상기 커넥터(300) 내벽과의 접촉을 위해 상기 도체(210a,210b)를 일방향으로 누르는 볼트(400)가 삽입되는 복수의 볼트 체결구(310)를 포함할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 볼트 커넥터(300)의 볼트 체결구(310)를 통해 삽입된 볼트(400)가 도체 삽입홈(320)에 삽입된 도체(210b)를 일방향으로 눌러 상기 도체(210b)의 하부가 상기 볼트 커넥터(300)의 하부 내벽과 접촉함으로써 도체(210a,210b)와 상기 볼트 커넥터(300) 사이에 전류 패스(current path)가 형성된다.
이러한 방식은 상기 볼트(400)가 상기 볼트 커넥터(300)의 볼트 체결구(310)를 통해 삽입된 깊이가 너무 얕으면 상기 볼트(400)가 상기 도체(210b)를 충분히 누르지 못해 상기 도체(210b)의 하부와 상기 볼트 커넥터(300)의 하부 내벽의 접촉면적이 작아지기 때문에 해당 부위에서의 저항이 증가하고 국부적인 발열이 발생하는 문제가 있는 반면, 상기 볼트(400)가 삽입된 깊이가 너무 깊으면 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320) 내부에 상기 볼트 커넥터(300)의 길이방향 또는 둘레방향을 따라 후속적으로 삽입되는 볼트가 삽입될 빈 공간이 협소해지고 이로써 상기 후속적으로 삽입되는 다른 볼트가 삽입되는 깊이가 얕아져 역시 해당 부위에서의 저항이 증가하고 국부적인 발열이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 상기 볼트(400)가 삽입되는 깊이를 조절하는 것이 필요하나, 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입되는 도체(210b)의 종류에 따라, 즉 상기 도체(210b)가 도 1a의 원형 연선 도체, 도 1b의 원형 압축 도체, 도 1c의 분할 압축 원형 도체 등인지에 따라, 그리고, 상기 도체를 구성하는 복수의 소선들의 직경과 형상에 따라, 상기 볼트(400)의 누름에 대한 상기 도체(210b)의 저항력이 상이하기 때문에, 상기 볼트(400)가 상기 도체(210b)를 누르면서 삽입되는 깊이를 일관되게 조절하는 것이 극히 곤란하다는 문제가 있다.
따라서, 상기 볼트 커넥터에 삽입되는 깊이 조절이 용이하여 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항증가 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 새로운 방식의 도체 접속 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 케이블의 도체를 접속하기 위한 볼트 커넥터(bolt connector)에 사용되는 전단 볼트로서 상기 볼트 커넥터에 삽입되는 깊이 조절이 용이하여 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항증가 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전단 볼트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
케이블의 도체가 삽입되는 복수의 도체 삽입홈 및 상기 도체 삽입홈에 삽입된 도체를 고정시키기 위한 볼트가 삽입되는 복수의 볼트 체결구를 포함하고 케이블의 도체 접속을 위한 볼트 커넥터용 전단 볼트로서, 상기 전단 볼트가 상기 볼트 체결구에 삽입되도록 하는 기구 또는 장비에 체결될 수 있는 헤드; 상기 볼트 체결구 내벽의 암나사에 대응하는 수나사를 갖는 나사산부; 상기 헤드와 상기 나사산부 사이에 배치되고 상기 전단 볼트에 예정된 토크(torque)가 인가되면 파단되는 파단부; 및 상기 나사산부와 상기 파단부 사이에 배치되고 상기 전단 볼트의 삽입을 억제함으로써 상기 전단 볼트에 인가되는 토크를 증가시켜 상기 증가된 토크가 상기 파단부의 파단시 예정된 토크에 도달하도록 하는 스토퍼(stopper)를 포함하는, 전단 볼트를 제공한다.
여기서, 상기 스토퍼는 플랜지(flange) 또는 나사산 미적용 원기둥인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
또한, 상기 플랜지의 외경은 상기 나사산부의 외경보다 3 mm 이하만큼 크고, 상기 플랜지 또는 상기 나사산 미적용 원기둥의 길이는 2 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
한편, 상기 나사산부 하단에 배치되고 상기 도체를 구성하는 연합된 소선들 사이로 삽입될 수 있는 돌출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
또한, 상기 도체가 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 연합한 원형 연선 도체 또는 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 압축한 원형 압축 도체인 경우 상기 원형 연선 도체 또는 원형 압축 도체의 중심 소선과 상기 돌출부의 말단이 접촉할 때, 또는 상기 도체가 단면이 원형인 복수의 소선으로 이루어지고 부채꼴 형상으로 압축된 복수개의 섹션을 함께 전체적으로 원형으로 연합한 분할 압축 원형 도체인 경우 상기 섹션의 중심 소선과 상기 돌출부의 말단이 접촉할 때, 상기 스토퍼가 상기 전단 볼트에 인가되는 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
그리고, 상기 파단부가 파단될 때, 상기 스토퍼는 상기 볼트 커텍터의 외측 표면보다 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
또한, 상기 예정된 토크는 50 내지 150 N·m인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
나아가, 인장강도가 250 MPa 이상이고 전기전도도가 순수구리 대비 25%(@20℃)인 황동 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
또한, 상기 나사산부를 구성하는 수나사의 최대 외경은 Φ12 내지 Φ20이고, 나사산의 피치는 1 내지 3 mm이며, 단위길이 1인치당 나사산의 개수는 8 내지 26개인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
그리고, 상기 돌출부는 전체적으로 또는 부분적으로 단면적이 점차 감소하게 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
여기서, 상기 돌출부는 단면적이 점차 감소하는 원뿔 형상이고 원뿔의 말단은 반경이 2.5 내지 8 mm인 반구인 형상인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
또한, 상기 돌출부의 길이는 4 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
나아가, 상기 파단부는 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상이고, 직경이 Φ8 내지 Φ14인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
한편, 적어도 상기 나사산부, 상기 돌출부 및 상기 스토퍼는 주석으로 도금된 것을 특징으로 하는, 전단 볼트를 제공한다.
본 발명에 따른 전단 볼트는 케이블의 도체를 접속하는 볼트 커넥터(bolt connector)에 사용되는 전단 볼트로서 상기 볼트 커넥터에 삽입되는 깊이 조절이 용이하여 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항증가 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 알루미늄(Al) 도체의 단면 형태에 관한 다양한 실시예들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 볼트 커넥터에 의해 인접한 케이블의 알루미늄(Al) 도체가 서로 접속된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에서 A-A'의 단면 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전단 볼트의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 전단 볼트의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 도 5a에 도시된 전단 볼트가 볼트 커넥터에 사용된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 케이블의 도체 접속을 위한 볼트 커넥터용 전단 볼트에 관한 것이다. 여기서, 상기 볼트 커넥터는 전체적으로 케이블과 유사한 원기둥 형상이고, 이의 양 말단에 접속되어야 하는 도체가 삽입되는 복수의 도체 삽입홈을 포함하며, 도체 삽입홈에 삽입된 도체를 고정시키기 위한 볼트가 삽입되는 복수의 볼트 체결구가 상기 원기둥 형상의 볼트 커넥터 둘레에 배치될 수 있다. 또한, 상기 볼트 커넥터는 상기 케이블의 도체 대비 90% 이하의 저항을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전단 볼트의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 상기 전단 볼트(100)를 상기 볼트 커넥터의 볼트 체결구에 삽입하는 기구 또는 장비에 체결될 수 있는 헤드(110), 상기 볼트 체결구 내벽의 암나사에 대응하는 수나사가 적용된 나사산부(120), 상기 헤드(110)와 상기 나사산부(120) 사이에 배치되고 상기 전단 볼트(100)에 일정 수준 이상의 토크(torque)가 인가되면 파단하는 파단부(130), 및 상기 나사산부(120)와 상기 파단부(130) 사이에 배치되고 상기 전단 볼트(100)의 삽입을 억제하여 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시키는 스토퍼(stopper)(140)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 인장강도 약 250 MPa 이상, 그리고 전기전도도가 순수구리 대비 약 25%(@20℃) 이상인 금속 소재로 이루어질 수 있다. 상기 전단 볼트(100)의 인장강도가 250 MPa 미만인 경우 상기 도체를 상기 볼트 커넥터의 내벽과 충분히 접촉시키기 전에 파단됨으로써 충분한 전류 패스를 형성하는 것이 곤란할 수 있고, 또한 상기 전단 볼트(100)의 전기전도도가 순수구리 대비 25%(@20℃) 미만인 경우에는 케이블의 도체 접속 부위에서의 저항이 크게 증가할 수 있다. 여기서, 상기 전단 볼트(100)는 예를 들어 황동 또는 전기전도도가 황동보다 우수한 알루미늄 합금과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 나사산부(120)는 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 볼트 체결구(310) 내벽의 암나사에 대응하는 수나사가 형성되어 있고, 상기 수나사가 상기 암나사에 맞물려 회전함으로써 상기 전단 볼트(100)가 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320) 내에 삽입된 도체(210b) 방향으로 진행하도록 하고, 결과적으로 상기 전단 볼트(100)의 하부 말단이 상기 도체(210b)를 밀어 상기 볼트 커넥터(300)의 하부 내벽과 접촉시킴으로써 상기 도체(210b)와 상기 볼트 커넥터(300) 사이에 전류 패스를 형성하도록 한다.
또한, 상기 나사산부(120)의 길이 및 상기 나사산부(120)에 형성된 나사산의 규격은 상기 전단 볼트(100)가 상기 도체(210b)를 상기 볼트 커넥터(300)의 내벽과 충분히 접촉시켜 이들 사이에 충분한 전류 패스가 형성될 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 수나사의 최대 외경은 Φ12 내지 Φ20이고, 나사산의 피치는 1 내지 3 mm이며, 단위길이(1인치)당 나사산의 개수는 8 내지 26개일 수 있다.
그리고, 상기 나사산부(120)는 후술하는 파단부(130)의 파단시 상기 나사산부(120)의 상부에 배치된 상기 스토퍼(140)가 상기 볼트 커넥터(300)의 표면보다 돌출하지 않도록 하는 길이를 가질 수 있다. 상기 파단부(130)의 파단시 상기 스토퍼(140)가 상기 볼트 커넥터(300)의 외측 표면보다 돌출하는 경우 상기 볼트 커넥터(300) 상부를 실리콘 등의 재질로 이루어진 고무 튜브 등으로 감싸는 작업이 곤란할 수 있다.
상기 파단부(130)는 상기 전단 볼트(100)에 예정된 토크가 인가될 때 파단되는 기능을 수행할 수 있다면 그 형상에 대한 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 상기 파단부(130)는 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가질 수 있고, 상기 파단부(130)를 구성하는 재질에 따라 직경이 상이할 수 있지만 상기 파단부(130)가 황동으로 이루어진 경우 직경이 Φ8 내지 Φ14일 수 있다. 여기서, 상기 파단부(130)의 파단시 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 예정된 토크는 약 50 내지 150 N·m일 수 있다.
상기 스토퍼(140)는 앞서 기술한 바와 같이 상기 도체(210b)와 상기 볼트 커넥터(300) 내벽의 접촉면적이 증가하여 충분한 전류 패스가 형성되고 저항이 저감될 때, 상기 전단 볼트(100)의 삽입을 억제함으로써, 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시켜, 상기 파단부(130)를 파단시키는 기능을 수행한다.
본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 상기 스토퍼(140)에 의해 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입되는 도체(210b)의 종류에 상관없이 상기 볼트 체결구(310)를 통해 삽입되는 깊이를 일관되게 조절함으로써, 상기 도체(210b)와 상기 볼트 커넥터(300) 내벽의 접촉면적을 최적화하여 충분한 전류 패서를 형성하고 저항을 저감시켜 국부적인 발열 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
상기 스토퍼(140)는 상기 도체(210b)와 상기 볼트 커넥터(300) 내벽의 접촉면적이 증가하여 충분한 전류 패스가 형성되고 저항이 저감될 때 상기 전단 볼트(100)의 삽입을 억제하여 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시킴으로써 상기 파단부(130)를 파단하는 기능을 수행할 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 도 4a에 도시된 플랜지(flange), 도 4b에 도시된 나사산 미적용 원기둥 등일 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(140)가 플랜지인 경우, 상기 플랜지의 형상은 스토퍼로서 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 상기 플랜지의 외경은 상기 나사산부(120)의 외경에 비해 약 3 mm 이하만큼 크고, 두께는 약 2 내지 5 mm일 수 있다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(140)가 나사산 미적용 원기둥인 경우, 상기 나사산 미적용 원기둥의 형상은 스토퍼로서 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 상기 나사산 미적용 원기둥의 길이는 약 2 내지 5 mm일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전단 볼트의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 것이고, 도 6은 도 5a의 전단 볼트가 볼트 커넥터에 사용된 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 상기 나사산부(120) 하단에 배치되고 상기 볼트 커넥터(300)에 삽입되는 케이블의 도체(210b)를 구성하는 소선들 사이로 삽입될 수 있도록 전체적으로 또는 부분적으로 단면적이 점차 감소하게 경사진 형상을 갖는 돌출부(150)를 추가로 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 상기 볼트 커넥터(300)의 볼트 체결구(310)에 삽입될 때 상기 돌출부(150)가 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈에 삽입된 도체(210b)를 구성하는 연합된 소선들 사이로 삽입되어 상기 전단 볼트(100)의 진행 방향과 수직인 좌우 방향으로 상기 소선들을 밀어낼 수 있다.
이로써, 상기 도체(210b)를 구성하는 연합된 소선들이 서로 긴밀하게 접촉하고, 특히 상기 소선들 중 최외곽에 배치된 소선들이 상기 볼트 커넥터(300)의 내벽과 물리적으로 긴밀하게 접촉하며, 나아가 상기 전단 볼트(100)와 상기 소선들 사이의 접촉면적이 증가하여, 상기 도체(210b), 상기 볼트 커넥터(300) 및 상기 전단 볼트(100)를 연결하는 전류 패스(current path)가 형성됨으로써, 추가로 저항 증가가 회피되거나 최소화될 수 있다.
또한, 상기 전단 볼트(100)의 돌출부(150)가 상기 도체(210b)를 구성하는 연합된 소선들 사이로 삽입되어 상기 소선들을 밀어냄으로써, 상기 돌출부(150)와 상기 소선들 또는 상기 소선들 사이의 마찰을 유발하고, 이로써 상기 알루미늄 소선들 표면의 산화피막을 제거하여 상기 산화피막에 의한 저항 증가를 회피하거나 최소화할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 전단 볼트(100)는 상기 볼트 커넥터(300)에 의한 도체 접속부에서의 충분한 전류 패스를 형성하고, 상기 도체(210b)를 구성하는 소선들 표면의 산화피막에 의한 저항 증가를 회피하거나 최소화함으로써, 케이블 도체의 접속 부위에서의 국부적인 저항 증가에 의한 발열 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
상기 돌출부(150)는 본 발명에 따른 전단 볼트(100)의 상기 나사산부(120)를 구성하는 수나사가 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 볼트 체결구(310) 내벽의 암나사와 맞물려 회전함으로써 상기 전단 볼트(100)가 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입된 도체(210b) 방향으로 진행할 때 상기 도체(210b)를 구성하는 연합된 소선들 사이로 삽입될 수 있다면 그 형상에 대한 특별한 제한은 없다.
예를 들어, 상기 돌출부(150)는 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이 전체적으로는 단면적이 점차 감소하는 원뿔 형상이고, 원뿔의 말단은 반경이 2.5 내지 8 mm인 반구 또는 원인 형상이거나, 도 5c에 도시된 바와 같이 전체적으로 원기둥 형상이고 원기둥의 말단은 단면적이 점차 감소하는 원뿔 형상일 수 있다.
또한, 상기 돌출부(150)의 길이는 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입되는 도체(210b)를 구성하는 소선들의 연합 방식에 따라 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 돌출부(150)는 상기 도체(210b)가 도 1a에 도시된 원형 연선 도체 또는 도 1b에 도시된 원형 압축 도체인 경우에는 도 5a 또는 5c에 도시된 바와 같이 상기 전단 볼트(100)의 돌출부(150) 말단이 상기 도체의 중심 소선에 접촉할 수 있도록 하는 길이를 가질 수 있고, 상기 도체(210b)가 도 1c에 도시된 분할 압축 원형 도체인 경우에는 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 전단 볼트(100)의 돌출부(150) 말단이 상기 분할 압축 원형 도체를 구성하는 하나의 섹션의 중심 소선에 접촉할 수 있도록 하는 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 돌출부(150)의 길이는 4 내지 10 mm일 수 있다.
그리고, 상기 돌출부(150)는 후술하는 파단부(130)의 파단시 상기 나사산부(120)의 상부에 배치된 상기 스토퍼(140)가 상기 볼트 커넥터(300)의 표면보다 돌출하지 않도록 하는 길이를 가질 수 있다. 상기 파단부(130)의 파단시 상기 스토퍼(140)가 상기 볼트 커넥터(300)의 외측 표면보다 돌출하는 경우 상기 볼트 커넥터(300) 상부를 실리콘 등의 재질로 이루어진 고무 튜브 등으로 감싸는 작업이 곤란할 수 있다.
상기 전단 볼트(100)의 상기 돌출부(150)의 말단이 도 1a에 도시된 원형 연선 도체 또는 도 1b에 도시된 원형 압축 도체의 중심 소선에 접촉할 때, 또는 도 1c에 도시된 분할 압축 원형 도체를 구성하는 하나의 섹션의 중심 소선에 도달할 때, 상기 스토퍼(140)에 의해 상기 전단 볼트(100)의 삽입이 억제되고, 이로써 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크가 증가하게 되며, 상기 토크가 예정된 특정 토크값에 도달하면 상기 파단부(130)가 파단됨으로써, 상기 파단부(130) 및 상기 헤드(110)는 분리된다. 여기서, 상기 파단부(130)의 파단시 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 예정된 토크는 약 50 내지 150 N·m일 수 있다.
특히, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 도체 삽입홈(320)에 삽입되는 도체(210b)가 분할 압축 원형 도체이고, 복수의 전단 볼트(100)가 상기 분할 압축 원형 도체의 각각의 섹션의 중심 소선을 향해 순차적으로 삽입되는 경우, 삽입되는 전단 볼트(100)의 개수가 늘어감에 따라 상기 도체 삽입홈(320) 내부의 빈공간은 점점 더 감소하게 된다.
즉, 먼저 삽입되는 전단 볼트(100)의 삽입에 대한 상기 도체의 저항력이 나중에 삽입되는 전단 볼트(100)의 삽입에 대한 상기 도체의 저항력에 비해 작고, 따라서 먼저 삽입되는 전단 볼트(100)가 나중에 삽입되는 전단 볼트(100)에 비해 더욱 용이하게 삽입되어 더욱 깊이 삽입되게 된다.
따라서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 볼트 커넥터(300)에 복수의 전단 볼트(100)가 삽입되는 경우에는, 삽입되는 모든 전단 볼트(100), 특히 먼저 삽입되는 전단 볼트(100)의 돌출부(150) 말단이 분할 압축 원형 도체를 구성하는 각각의 섹션의 중심 소선에 접촉된 후 더이상 삽입되지 않도록 이를 제어할 필요가 있고, 상기 스토퍼(140)가 이러한 제어 기능을 수행하게 된다.
즉, 상기 스토퍼(140)는 상기 전단 볼트(100)의 돌출부(150) 말단이 원형 연선 도체, 원형 압축 도체, 또는 분할 압축 원형 도체를 구성하는 하나 이상의 섹션의 중심 소선에 접촉된 상태에서 상기 전단 볼트(100)의 삽입을 억제하여 상기 전단 볼트(100)에 인가되는 토크를 증가시킴으로써 상기 파단부(130)를 파단하는 기능을 수행할 수 있다.
이로써, 상기 전단 볼트(100)의 상기 돌출부(150) 말단이 원형 연선 도체, 원형 압축 도체 또는 분할 압축 원형 도체를 구성하는 하나의 섹션의 중심 소선에 접촉할 때, 상기 전단 볼트(100)의 삽입을 중단시켜, 상기 도체(210b), 상기 볼트 커넥터(300) 및 상기 전단 볼트(100) 사이의 최적의 전류 패스의 형성 및 저항 저감을 달성할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전단 볼트(100)에 있어서, 적어도 상기 나사산부(120), 상기 돌출부(150) 및 상기 스토퍼(140)는 주석으로 도금될 수 있다. 상기 전단 볼트(100)와 상기 볼트 커넥터(300) 또는 상기 도체(210b)가 이종 금속인 경우, 이들의 접촉면에서 이종금속 접촉부식, 즉 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생할 수 있기 때문에, 이러한 갈바닉 부식을 억제하기 위한 희생 금속으로 주석을 도금하는 것이다.
상기 주석 도금은 상기 전단 볼트(100), 상기 도체(210b), 상기 볼트 커넥터(300) 등의 부식을 억제할 뿐만 아니라, 상기 나사산부(120)의 수나사와 상기 볼트 커넥터(300)의 상기 볼트 체결구(310) 내벽의 암나사 사이의 미세한 빈공간을 충전하는 등 상기 전단 볼트(100)와 상기 볼트 커넥터(300) 사이의 접촉 면적을 증가시킴으로써 충분한 전류 패스를 형성하고 추가로 저항을 저감시키는 효과를 나타낼 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 전단 볼트 200 : 케이블
300 : 볼트 커넥터 400 : 볼트

Claims (14)

  1. 케이블의 도체가 삽입되는 복수의 도체 삽입홈 및 상기 도체 삽입홈에 삽입된 도체를 고정시키기 위한 볼트가 삽입되는 복수의 볼트 체결구를 포함하고 케이블의 도체 접속을 위한 볼트 커넥터용 전단 볼트로서,
    상기 전단 볼트가 상기 볼트 체결구에 삽입되도록 하는 기구 또는 장비에 체결될 수 있는 헤드;
    상기 볼트 체결구 내벽의 암나사에 대응하는 수나사를 갖는 나사산부;
    상기 헤드와 상기 나사산부 사이에 배치되고 상기 전단 볼트에 예정된 토크(torque)가 인가되면 파단되는 파단부; 및
    상기 나사산부와 상기 파단부 사이에 배치되고, 상기 전단 볼트의 삽입을 억제함으로써 상기 전단 볼트에 인가되는 토크를 증가시켜 상기 토크가 상기 파단부의 파단시 예정된 토크에 도달하도록 하는 스토퍼(stopper)를 포함하는, 전단 볼트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는 플랜지(flange) 또는 나사산 미적용 원기둥인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플랜지의 외경은 상기 나사산부의 외경보다 3 mm 이하만큼 크고, 상기 플랜지 또는 상기 나사산 미적용 원기둥의 길이는 2 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사산부 하단에 배치되고 상기 도체를 구성하는 연합된 소선들 사이로 삽입될 수 있는 돌출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도체가 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 연합한 원형 연선 도체 또는 단면이 원형인 복수의 소선을 전체적으로 원형으로 압축한 원형 압축 도체인 경우 상기 원형 연선 도체 또는 원형 압축 도체의 중심 소선과 상기 돌출부의 말단이 접촉할 때, 또는 상기 도체가 단면이 원형인 복수의 소선으로 이루어지고 부채꼴 형상으로 압축된 복수개의 섹션을 함께 전체적으로 원형으로 연합한 분할 압축 원형 도체인 경우 상기 섹션의 중심 소선과 상기 돌출부의 말단이 접촉할 때, 상기 스토퍼가 상기 전단 볼트에 인가되는 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파단부가 파단될 때, 상기 스토퍼는 상기 볼트 커넥터의 외측 표면보다 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예정된 토크는 50 내지 150 N·m인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    인장강도가 250 MPa 이상이고 전기전도도가 순수구리 대비 25%(@20℃)인 황동 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사산부를 구성하는 수나사의 최대 외경은 Φ12 내지 Φ20이고, 나사산의 피치는 1 내지 3 mm이며, 단위길이 1인치당 나사산의 개수는 8 내지 26개인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는 전체적으로 또는 부분적으로 단면적이 점차 감소하게 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 돌출부는 단면적이 점차 감소하는 원뿔 형상이고 원뿔의 말단은 반경이 2.5 내지 8 mm인 반구인 형상인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌출부의 길이는 4 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파단부는 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상이고, 직경이 Φ8 내지 Φ14인 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
  14. 제4항에 있어서,
    적어도 상기 나사산부, 상기 돌출부 및 상기 스토퍼는 주석으로 도금된 것을 특징으로 하는, 전단 볼트.
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