KR20190093661A - 전기 스위칭 디바이스 - Google Patents

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Abstract

전기 스위칭 디바이스는 제1 스위칭 접촉편(2) 및 제2 스위칭 접촉편(3)을 포함한다. 상기 스위칭 접촉편(2, 3)은 서로에 관하여 이동될 수 있다. 제1 스위칭 접촉편(2)은 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의해 둘러싸여 있다. 유체 유동 안내 디바이스(9)와 제1 스위칭 접촉편(2) 사이에 배열된 유동 채널(10)의 봉입 윤곽은 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부에서 제1 스위칭 접촉편(2)의 봉입 윤곽보다 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부에서 더 크다.

Description

전기 스위칭 디바이스
본 발명은 제1 스위칭 접촉편(switching contact piece) 및 제2 스위칭 접촉편을 갖는 전기 스위칭 디바이스(electrical switching device)에 관한 것으로서, 스위칭 접촉편들은 서로에 대해 이동될 수 있고 제1 스위칭 접촉편은 유체 유동 안내 디바이스에 의해 둘러싸여 있다.
이 종류의 전기 스위칭 디바이스는, 예를 들어 공개 공보 DE 31 42 183 A1호로부터 공지되어 있다. 상기 문헌 내의 스위칭 디바이스는 서로에 대해 이동될 수 있는 제1 스위칭 접촉편 및 제2 스위칭 접촉편을 갖는다. 제1 스위칭 접촉편은 캐리어 상에 배열되고 유체 유동 안내 디바이스에 의해 둘러싸여 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 제1 스위칭 접촉편 주위가 세척되게 하고 제1 스위칭 접촉편의 단부측의 전방에 병목부(bottleneck)를 형성한다. 아크(arc)는 유체 유동 안내 디바이스의 병목부 내에서 유체 유동에 의해 블로잉된다(blown). 아크를 블로잉하는 것은 최적인 것으로 고려되지 않는다. 특히, 유체 유동의 큰 비율이 상기 아크로부터 소정 거리 이격하여 아크를 지나 유동하는 위험이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 방식으로 아크가 유동하게 하는 전기 스위칭 디바이스를 특정하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 유체 유동 안내 디바이스가, 적어도 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 자신의 단부에서, 유체 유동 안내 디바이스와 제1 스위칭 접촉편 사이에 구획되는 유동 덕트(duct)의 봉입 윤곽(enveloping contour)이 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 자신의 단부에서 제1 스위칭 접촉편의 봉입 윤곽보다 큰 이러한 방식으로 제1 스위칭 접촉편의 재킷면측을 둘러싸는, 서두에 언급된 종류의 전기 스위칭 디바이스의 경우에 달성된다.
전기 스위칭 디바이스는 전류 경로를 차단하는 역할을 한다. 이 경우에, 전압 인가 하에 전류 경로는 전류 경로가 차단될 때 마찬가지로 차단될 전류를 운반할 수 있다. 서로에 대해 이동될 수 있고, 접속 해제 또는 개방 프로세스 중에 격리 간극이 그 사이에 생성되는 스위칭 접촉편들은 전류 경로를 차단하기 위해 사용될 수 있다. 스위칭 접촉편들은 단부측들이 서로 대향하는 상태로 배열될 수 있고 종축을 따라 서로에 대해 변위될 수 있다. 스위칭 접촉편들은 격리 간극이 생성될 때 격리 간극 내로 또한 흐르는 전기 절연 유체에 노출된다. 스위칭 접촉편 및 격리 간극은 각각 이를 위해 목표된 방식으로 유체 유동에 노출될 수 있다. 선택적으로 흐르는 전류는 스위칭 접점이 서로로부터 격리될 때 유체 내에서 격리 간극을 통해 아크의 형태로 계속될 수 있다. 이 종류의 아크는 스위칭 접촉편의 DC 격리에 의해 전류의 직접 차단을 방지한다. 이에 따라, 이 종류의 아크는 일반적으로 바람직하지 않으며 가능한 한 전혀 발생하지 않아야 하며 신뢰적으로 소호되어야(quenched) 한다.
전기 스위칭 디바이스는 예를 들어 부하 스위치(load switch), 격리 스위치, 접지 스위치, 회로 차단기 또는 유사한 스위칭 디바이스일 수 있다. 스위칭 접촉편들 사이의 접촉은 대략 3.5 m/s 내지 대략 5 m/s, 특히 대략 4.5 m/s의 상대 속도에서 발생해야 한다. 스위칭 접촉편의 격리는 대략 0.7 m/s 내지 대략 5 m/s, 특히 대략 1.4 m/s의 상대 속도에서 발생해야 한다. 유체 유동은 유체 유동 안내 디바이스에 의해 조향될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 2개의 스위칭 접촉편 사이의 스위칭 프로세스 중에 형성되는 격리 간극의 특정 구역을 유체 유동 안내 디바이스에 의해 특히 집중적인 방식으로 유동하게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 유체 유동은 격리 간극의 주위를 재킷면측에서 유동하여 유동 배리어(barrier)를 형성할 수 있다. 적합한 유체는 예를 들어, 질소, 이산화탄소, 황 헥사플루오라이드, 플루오로케톤, 플루오로니트릴, 플루오르화 페록사이드 또는 적절한 유전 강도를 갖는 다른 물질과 같은 기체 또는 액체 상태의 전기 절연 유체를 포함한다. 스위칭 접촉편은 바람직하게는 규정된 경로를 따라 특정 운동 프로파일을 갖고 서로 분리되거나 서로 더 근접하게 이동될 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 유리하게는 제1 스위칭 접촉편을 둘러쌀 수 있다. 즉, 제1 스위칭 접촉편은 적어도 섹션별로, 유체 유동 안내 디바이스에 의해 외부 재킷면 상에 커버되거나 중첩된다. 유체 유동 안내 디바이스는 예를 들어 환형/관형 방식으로, 예를 들어 제1 스위칭 접촉편의 전체 외부 재킷면측을 유리하게 포위할 수 있다. 이 경우, 유체 유동 안내 디바이스는 폐쇄된 유동 표면을 가질 수 있다. 그러나, 유동 표면이 개구를 갖게 하여, 유동하는 유체의 소용돌이(eddying)가 촉진되게 하는 것이 또한 제공될 수 있다. 제1 스위칭 접촉편은 바람직하게는 동심원 방식으로 유체 유동 안내 디바이스에 의해 둘러싸일 수 있다. 이를 위해, 제1 스위칭 접촉편 및 유체 유동 안내 디바이스의 모두는 각각 종축에 관하여 실질적으로 동축으로 배향되거나 형성될 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 예를 들어, 적어도 섹션별로 관형 방식으로 형성될 수 있고 접촉편에 관하여 동축으로 배향될 수 있다. 유동 덕트는, 예를 들어, 내부 재킷면측 상에서 제1 스위칭 접촉편에 의해, 그리고 외부 재킷면측 상에서 유체 유동 안내 디바이스에 의해 구획될 수 있다. 유동 덕트의 포위 윤곽은 유동 덕트의 외부 단면에 의해 규정될 수 있다. 실질적으로 원형 단면을 갖는 유동 덕트에서, 봉입 윤곽은 유동 덕트의 외경에 의해 규정된다. 제1 스위칭 접촉편의 봉입 윤곽은 제1 스위칭 접촉편의 외부 단면에 의해 규정될 수 있다.
유동 덕트의 봉입 윤곽은 제1 스위칭 접촉편의 봉입 윤곽을 완전히 가릴 수 있다. 유동 덕트는 이를 구획하는 유체 유동 안내 디바이스의 또는 제1 스위칭 접촉편의 프로파일링(profiling)에 기인하여 단면이 변동할 수 있다. 유동 덕트 내의 유체 유동의 축적 또는 배출은 프로파일링에 의해 생성될 수 있어, 유체 유동이 영향을 받게될 수 있다.
제1 스위칭 접촉편의 봉입 윤곽보다 큰 단면을 갖는 유동 덕트의 봉입 윤곽을 형성함으로써, 제1 스위칭 접촉편의 자유 액세스(access)가 단부측에 제공된다(제2 스위칭 접촉편을 향해). 특히, 제1 스위칭 접촉편의 전방, 즉 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 제1 스위칭 접촉편의 자유 단부의 전방에서의 유체 유동 안내 디바이스의 노즐형 수축이 회피되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 단부측에 수직인 방향으로부터 제1 스위칭 접촉편의 단부측으로의 완전한 액세스가 가능할 수 있다. 이 방식으로, 단부측에서 아크의 루트(root)를 수용하기 위한 큰 구역이 존재하며, 그 결과 부식은 제1 스위칭 접촉편의 상이한 지점들 상에 분포되어, 유체가 아크 주위로 널리 유동하거나 세척하는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 전기 절연 유체가 이 방식으로 격리 간극 주위를 광범위하게 세척하게 하는 것이 가능하다. 따라서, 모든 측에서 격리 간극 내의 아크 주위가 세척될 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 아크에 의해 생성된 열의 작용을 견디는 것을 가능하게 하기 위해 적절한 온도 저항을 가져야 한다.
유체 유동 안내 디바이스는 전기 절연 효과를 가질 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 전기 전도 효과를 가질 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스는 예를 들어 금속, 절연 재료, 예를 들어 PTFE 등을 포함할 수 있다.
다른 유리한 개선예는 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 자신의 단부에서, 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면이 반경방향으로부터 액세스 가능한 것을 제공할 수 있다.
제1 스위칭 접촉편으로의 반경방향 액세스는 거기에, 예를 들어 제2 스위칭 접촉편과의 접촉을 위한 접촉 형성점(contact-making point)을 제공하기 위해 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면을 사용하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 예를 들어, 제2 스위칭 접촉편을 외부 재킷면측에서 제1 스위칭 접촉편 상으로 압박되게 하고, 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면의 구역에 접촉이 이루어지게 하는 것이 가능하다. 이에 따라, 유동 덕트의 본 발명에 따른 배열의 경우, 접촉 형성점 주위가 광범위하게 세척될 수 있고, 그 결과 아크는 유체 유동에 의해 코팅될 수 있다. 따라서, 아크의 파괴가 상쇄되고 아크의 효율적인 냉각이 생성된다. 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면으로의 반경방향 액세스를 얻기 위해, 유체 유동이 산개하게(fan out) 하기 위해, 예를 들어 유동 덕트가 팽창할 수 있다(예를 들어, 단면의 깔때기형 증가).
다른 유리한 개선예는 제1 스위칭 접촉편이 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 자신의 단부를 경유하여, 유체 유동 안내 디바이스를 넘어 돌출하게 하는 것을 제공할 수 있다.
제2 스위칭 접촉편에 대면하는 유동 안내 디바이스의 그 단부(그 외부로)를 넘어 돌출하거나 튀어나오는 제1 스위칭 접촉편을 통해, 그 자유 단부가 반경방향에서 유체 유동 안내 디바이스에 의한 중첩이 없는 제1 스위칭 접촉편의 자유 단부가 형성된다. 따라서, 유동 덕트의 마우스 개구(mouth opening)가 제1 스위칭 접촉편의 자유 단부의 후방으로 후퇴되어, 유체 유동이 제1 스위칭 접촉편의 재킷면측으로부터 배출될 수 있게 된다. 제1 스위칭 접촉편의 마우스 개구 및 단부측 자유 단부(제2 스위칭 접촉편에 대면하는 단부)는 서로로부터 소정 축방향 거리 이격하여 있다. 제1 스위칭 접촉편의 재킷면측에 제2 스위칭 접촉편의 접촉 형성점을 배열하여, 접촉 격리의 경우에, 이들 접촉 형성 구역이 유동 덕트로부터 유동을 받게될 수 있게 되고 2개의 스위칭 접촉편 사이에서 전기 절연 유체에 의해 격리 간극 주위가 중공 원통형 방식(재킷의 방식)으로 세척되게 하는 것이 가능하다.
또 다른 유리한 개선예는 제1 스위칭 접촉편이 볼트형 스위칭 접촉편이 되게 하는 것을 제공할 수 있다.
볼트형 스위칭 접촉편은 높은 전류 운반 용량을 갖는 기계적 저항 구조체를 구성한다. 볼트형 접촉편에서, 접촉 형성점은 일반적으로 외부 재킷면측, 즉 유체 유동 안내 디바이스에 의해 둘러싸인 구역에 배열된다. 이 구조로 인해, 첫째로 유동 덕트를 구획하고 둘째로 접촉 형성점을 위치설정하기 위해 제1 접촉편의 외부 재킷면을 사용하는 것이 가능하고, 그 결과 접촉 형성점 및 따라서 가능한 아크 루트를 개선된 방식으로 유동하게 하는 것이 가능해진다. 유체 유동 안내 디바이스에 의해 둘러싸인 제1 스위칭 접촉편의 구역과 제1 스위칭 접촉편 상의 접촉 형성점은 서로에 관하여 축방향으로 오프셋된 방식으로 배열될 수 있다.
유리하게는, 볼트형 제1 스위칭 접촉편 주위에서 유동하는 유체 유동이 유체 유동 안내 디바이스에 의해 부싱형 제2 스위칭 접촉편으로 안내되게 하는 것이 또한 제공될 수 있다.
유체 유동은 유리하게는 볼트형 제1 스위칭 접촉편으로부터 부싱형 제2 접촉편으로 안내될 수 있다. 예를 들어, 환형 간극의 형태로 제1 스위칭 접촉편 주위로 연장하는 유동 덕트의 마우스 개구 외부로의 유체의 유출로 인해, 유동하는 유체의 재킷으로 볼트형 스위칭 접촉편으로부터 부싱형 스위칭 접촉편까지 격리 간극을 둘러싸고 이 유체-포위된 격리 간극 내에서 아크가 연소하게 하는 것이 가능하다. 아크가 포위되는 것으로 인해, 이는 그 위치에 무관하게 완전히 냉각되고 블로잉될 수 있다. 따라서, 격리 간극의 에지 구역에서의 유체 유동의 유체의 변위가 상쇄될 수 있다.
다른 유리한 개선예는 유체 유동 안내 디바이스 및 제1 스위칭 접촉편이 이동 가능하게 하는 것을 제공할 수 있다.
유체 유동 안내 디바이스 및 제1 스위칭 접촉편의 모두는 각각 이동 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 이 경우에, 유체 유동 안내 디바이스 및 제1 스위칭 접촉편은 서로에 대해 이동 가능할 수 있다. 그러나, 제1 스위칭 접촉편 및 유체 유동 안내 디바이스가 함께 이동 가능하게 하는 것이 또한 제공될 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스 및 제1 스위칭 접촉편을 이동하는 능력에 기인하여, 운동으로 인한 유체 유동을 생성하고 이 유체 유동을 유동 덕트에 집중시키는 것이 간단한 방식으로 가능하다.
또 다른 유리한 개선예는 유체 유동 안내 디바이스가 제1 스위칭 접촉편에 관하여 고정 각도로 배열되게 하는 것을 제공할 수 있다.
고정 각도에서의 제1 스위칭 접촉편 및 유체 유동 안내 디바이스의 접속에 의해, 2개의 요소의 서로에 관한 상대 위치가 고정된다. 따라서, 유체 유동 안내 디바이스 및 제1 스위칭 접촉편에 의해 구획되는 유동 덕트의 마우스 개구 또는 마우스 개구의 위치가 또한 고정된다. 이에 따라, 유체 유동 안내 디바이스는 예를 들어 제1 스위칭 접촉편 상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 유체 유동 안내 디바이스는 볼트형 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면측 상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 유체 유동 안내 디바이스는 제1 스위칭 접촉편에 가압 끼워맞춤(force-fitting) 방식으로 연결될 수 있다. 제1 스위칭 접촉편 및 유체 유동 안내 디바이스의 고정 각도식 조합은 이동 가능한 방식으로 배열될 수 있다.
다른 유리한 개선예는 제1 스위칭 접촉편이 적어도 섹션별로 중공 형상을 갖게 하는 것을 제공할 수 있다.
적어도 섹션별로 중공이 되는 제1 스위칭 접촉편의 구성은 스위칭 접촉편의 질량을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 적어도 섹션별로 중공 형상을 갖는 볼트형 스위칭 접촉편이 이 방식으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 특히 전기 전도체의 에지 구역에서 흐름의 변위가 특히 표피 효과(skin effect)에 기인하여 기록될 수 있는 더욱 고주파인 전압 또는 흐름의 경우에, 제1 스위칭 접촉편 상의 재료의 비효율적인 사용이 배제될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 적어도 섹션별로 중공 원통형이며 유체 유동 안내 디바이스와 상호 작용하는 제1 스위칭 접촉편을 사용하는 것이 가능하다. 제1 스위칭 접촉편은, 예를 들어 단부측에 중공 구성을 가질 수 있고, 그 결과, 단부측이 예를 들어, 안내 요소 또는 중심설정 요소에 접함으로써 제1 스위칭 접촉편을 제위치에서 안정화하는 것이 가능하고, 진동이 이 방식으로 방지된다. 더욱이, 제1 스위칭 접촉편의 중공 섹션은, 유체 유동, 예를 들어 유체 유동 안내 디바이스와 제1 스위칭 접촉편 사이의 유동 덕트 내에서 안내되는 동일한 유체 유동 또는 동일한 유체 유동의 적어도 일부를 안내하기 위해 또한 사용될 수 있다.
다른 유리한 개선예는 유체 유동이 제1 스위칭 접촉편의 내부 및 외부의 모두로 안내되게 하는 것을 제공할 수 있다.
유체 유동은 제1 스위칭 접촉편의 내부 및 외부의 모두로 연장할 수 있다. 이 경우에, 유체 유동이 제1 스위칭 접촉편의 내부로부터 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면의 유동 덕트 내로 안내되게 하여, 제1 스위칭 접촉편이 적어도 섹션별로 내부로부터뿐만 아니라 외부로부터도 유동하게 되고, 그 결과 아크가 유동하게 하는 것에 추가하여, 유체 유동은 또한 제1 스위칭 접촉편을 냉각시킬 수 있는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 적어도 섹션별로 중공 형상을 갖는 제1 스위칭 접촉편은 유체 유동을 안내하기 위해 그 내부에 위치된 캐비티(cavity)를 사용할 수 있다.
다른 유리한 개선예는 유체 유동이 제1 스위칭 접촉편의 벽을 횡단하게 하는 것을 제공할 수 있다.
벽은 예를 들어, 유체 유동이 제1 스위칭 접촉편의 내부로부터 유체 유동 안내 디바이스와 제1 스위칭 접촉편 사이의 유동 덕트 내로 통과할 수 있게 하기 위해 연통 개구를 가질 수 있다. 그 결과, 유동 덕트는 제1 스위칭 접촉편의 내부로부터 공급될 수 있다. 제1 스위칭 접촉편의 내부벽 및 외부벽에 안내되는 유체 유동의 축방향 오프셋이 유리하게 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 제1 스위칭 접촉편의 내부에, 예를 들어 압축 디바이스 내에 격리 간극의 방향으로 압축 유체를 안내하여, 연통 개구를 통해 재킷면측에 외향으로 유체 유동을 유도하는 것이 가능하다. 거기에서, 유체 유동 안내 디바이스에 의해 층류가 제1 스위칭 접촉편의 외부 재킷면측에 생성될 수 있다. 유체가 유동 덕트로부터 배출된 후에, 격리 간극의 재킷면측은 둘러싸일 수 있다.
다른 유리한 개선예는 실질적으로 링형 단면을 갖는 유동 덕트가 제1 스위칭 접촉편 및 유체 유동 안내 디바이스에 의해 구획되게 하는 것을 제공한다.
제1 스위칭 접촉편과 유체 유동 안내 디바이스 사이의 유동 덕트는 실질적으로 링형 단면을 가질 수 있다. 이 경우, 링형 단면은 적어도 섹션별로 일정할 수 있다. 유동 덕트의 단면은 특히 마우스 개구의 구역에서 일정하게 유지되어야 하여, 유체 유동이 유동 덕트의 마우스 개구를 통해 배출되기 전에 유동하는 유체가 진정되고 층류화되게 된다. 이 구역에서, 유동 덕트는 일정한 단면을 갖는 실질적으로 중공 원통형 프로파일을 가져야 한다. 그러나, 예를 들어, 제1 스위칭 접촉편으로의 재킷면측 액세스를 발생시키기 위해, 제2 스위칭 접촉편에 대면하는 자신의 단부에서 유동 덕트의 단면의 크기가 증가되게 되어, 예를 들어 깔때기형 확산기 작용이 생성되고, 그 결과 마우스 개구의 구역에서 유체 유동의 분산이 증가하고 유량이 감소된다. 이 구역에서, 이어서 제1 스위칭 접촉편의 자유 단부의 재킷면측 구역에 반경방향으로부터 액세스할 수 있는 것이 추가적으로 가능하다.
또 다른 유리한 개선예는 제2 스위칭 접촉편의 차폐 후드 내의 개구가, 스위칭 접촉편이 접촉되어 있는 상태에서 유체 유동 안내 디바이스에 의해 차단되는 것을 제공할 수 있다.
제2 스위칭 접촉편은 유전성 차폐를 위해 차폐 후드(shielding hood)에 의해 둘러싸일 수 있고, 제2 스위칭 접촉편은 차폐 후드 내의 개구를 통해 액세스 가능하다. 접속 상태에서, 즉 제1 및 제2 스위칭 접촉편이 접촉 상태에 있을 때 유체 유동 안내 디바이스에 의해 차폐 후드 내의 개구를 차단하는 것이 가능하다. 이 경우에, 차폐 후드를 통해 유체 유동이 바람직하지 않게 통과하는 것이 방지됨으로써 기계적 차단이 한편으로 가능해진다. 다른 한편으로, 차폐 후드 내의 개구의 유전성 차단은 유전성 "폐쇄"에 의해 균질화된 전기장에 의해 또한 수행될 수도 있다. 필요하다면, 유체 유동 안내 디바이스는 전기 절연성 재료 및/또는 전기 전도성 재료를 가질 수 있다. 유체 유동 안내 디바이스가 적어도 섹션별로 전기 절연 효과를 갖고, 다른 섹션은 전기 전도성 구성을 갖는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 표면 구역은 코팅에 의해 전기 전도성 방식으로 설계될 수 있거나 전기 절연 재료가 전기 전도성 첨가제에 의해 도핑될 수 있다.
유리하게는, 제1 스위칭 접촉편의 내부식성 구역이 유체 유동 안내 디바이스에 의한 반경방향 중첩이 없는 것이 또한 제공될 수 있다.
제1 스위칭 접촉편은 소위 전력 접촉편으로서 설계되고 아크를 안내하는 역할을 할 수 있다. 아크에 대한 적절한 저항을 제공하기 위해, 제1 스위칭 접촉편의 적어도 섹션은, 제1 스위칭 접촉편 상에 내부식성 구역이 존재하도록, 내부식성 재료로부터 형성되어야 한다. 이 경우에, 제1 스위칭 접촉편의 내부식성 구역은 유체 유동 안내 디바이스에 의한 반경방향 중첩이 없어야 한다. 그 결과, 연소 아크의 루트가 내부식성 구역 위로 이동하고 이 방식으로 큰 표면 구역에 상기 아크의 부식 에너지를 분배하고, 이 경우 유체 유동 안내 디바이스에 의한 적합한 유동을 수행하는 것이 가능하다. 특히, 아크는 반경방향으로 중첩되지 않는 제1 스위칭 접촉편의 구역의 외부 재킷면측에 정착될 수 있다. 그 결과, 유체 유동 안내 디바이스의 열적 부하가 감소된다. 더욱이, 내부식성 구역은 유체 유동에 노출될 수 있어, 격리 간극 내의 아크가 유체 유동에 의해 제한되고 치밀화될 수 있게 된다. 내부식성 구역은 격리 간극을 구획할 수 있다.
다른 유리한 개선예는 스위칭 접촉편들이 단부측으로 서로 대향하여 위치된 상태로 서로에 대해 변위될 수 있는 것을 제공할 수 있다.
스위칭 접촉편들은 단부측으로 서로 대향하여 위치될 수 있다. 특히, 단부측으로 서로 대향하여 위치된 스위칭 접촉편들은 서로에 대해 축방향으로 변위되는 것이 가능하도록 배열될 수 있어, 2개의 스위칭 접촉편 사이의 선형 상대 운동이 격리 간극을 생성하기 위해 유발되게 된다. 예를 들어, 스위칭 접촉편은 볼트 및 대조 부싱으로서 설계될 수 있어, 선형 운동에 의해 볼트가 부싱 내/외로 이동할 수 있게 된다. 선형 운동에 기인하여, 2개의 스위칭 접촉편의 상대 이동에 평행하게 연장하는 유동이 재킷의 형태로 격리 간극 주위에 연속적으로 생성될 수 있기 때문에, 격리 간극 주위의 유동 재킷의 형성이 더욱 촉진된다. 따라서, 자유 유동 유체 유동의 편향 또는 횡방향 안내가 요구되지 않는다. 이는 추가적으로 격리 간극 내의 아크를 차단하고 수축하는 것을 지원한다.
유리한 개선예는 부싱형 제2 스위칭 접촉편이 부싱 개구에 중심설정 핀을 갖게 하는 것을 제공할 수 있다.
부싱 개구의 중심설정 핀은 부싱 내로의 그리고 외부로의 볼트의 이동의 각각이 지원되게 한다. 볼트의 발진 또는 진동은 중심설정 핀 상에서 이동하는 볼트를 통해 방지될 수 있다. 이를 위해, 볼트는, 단부측에서 예를 들어 중공 형상일 수 있어, 중심설정 핀이 볼트 내로 돌출할 수 있게 된다. 이 종류의 중심설정으로 인해, 스위칭 접촉편들의 정확한 접촉 및 격리가 각각 지원될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 스위칭 접촉편의 각각의 탄성 변형 가능한 접촉 요소는 비틀림 또는 다른 편향에 의한 과도한 기계적 하중으로부터 보호된다. 정상 동작 중에 중심설정 핀과의 접촉이 형성되지 않는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 유극(play)을 갖는 대응 끼워맞춤부가 중심설정 핀과 제1 스위칭 접촉편 사이에 제공될 수 있다. 따라서, 끼워맞춤의 범위 내에서의 진동은 허용 가능하다. 단지 비교적 큰 진동 만이 제한된다. 중심설정 핀이 접촉 시스템의 부분으로서 작용하게 하는 것이 제공될 수 있다. 그러나, 중심설정 핀이 단지 기계적 기능만 수행하고 접촉 시스템의 전기적 기능에는 관여하지 않는 것이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 이어지는 본문에 더 상세히 설명될 것이고 이하의 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 도면에서
도 1은 접속 상태의 전기 스위칭 디바이스를 도시하고 있다.
도 2는 접속 해제 운동의 시작시에 도 1로부터 공지된 전기 스위칭 디바이스를 도시하고 있다.
도 3은 접속 해제 운동의 경과 시간에서 도 1 및 도 2로부터 공지된 전기 스위칭 디바이스를 도시하고 있다.
도 4는 접속 해제 상태에서 도 1 내지 도 3으로부터 공지된 전기 스위칭 디바이스를 도시하고 있다.
도 1은 전기 스위칭 디바이스를 통한 단면도를 도시하고 있다. 전기 스위칭 디바이스의 기본 구조가 먼저 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 1에 도시되어 있는 전기 스위칭 디바이스는, 그 도움으로 접지 전위가 전류를 전달하는 역할을 하는 버스바아 섹션에 인가될 수 있는, 소위 접지 스위치이다. 전기 스위칭 디바이스는 압축형 유체-절연 스위칭 디바이스로서 구체화된다. 이를 위해, 전기 스위칭 디바이스는 하우징(1)을 갖는다. 하우징(1)은 전기 절연 유체가 내부에 포위될 수 있도록 유체 기밀 캡슐화부(fluid-tight encapsulation)로서 설계된다. 하우징(1)은 전기 절연 유체가 증발하는 것을 방지한다. 하우징(1)은 예를 들어, 접지 전위를 안내하는 금속 하우징(1)으로서 설계되고, 하우징(1)의 내부에 포위된 전기 절연 유체는 초과압이 가해진다. 그 결과, 전기 절연 유체의 전기 절연 저항이 추가적으로 개선된다. 전기 스위칭 디바이스에 의해 접지에 접속될 수 있는 버스바아 섹션은 마찬가지로 하우징(1) 내에 배열된다. 그러나, 접지에 접속될 수 있는 버스바아 섹션이 하우징(1)의 외부에 또는 개별 유체 챔버 내의 인접한 하우징 내에 배열되게 하는 것이 또한 제공될 수 있으며, 여기서 단지 전기 스위칭 디바이스로의 전기 접촉만이 제공된다.
전기 스위칭 디바이스는 제1 스위칭 접촉편(2) 및 제2 스위칭 접촉편(3)을 갖는다. 제1 스위칭 접촉편(2)은 볼트형 스위칭 접촉편(2)으로서 설계된다. 제2 스위칭 접촉편(3)은 부싱형 스위칭 접촉편(3)으로서 설계된다. 제2 스위칭 접촉편(3)은 하우징(1) 상에 장착되고 상기 하우징에 전기 접속 접촉되어 있어, 하우징(1)의 접지 전위가 또한 제2 스위칭 접촉편(3)에 전달되게 된다. 제2 스위칭 접촉편(3)은 부싱을 형성하기 위해, 종축(4) 주위로 반경방향으로 분포된 방식으로 배열된 다수의 접촉 핑거(finger)를 구비하여, 부싱 개구(5)가 구획되게 된다. 중심설정 핀(centering pin)(6)이 부싱 개구(5)의 중앙에 배열된다. 중심설정 핀(6)은 부싱 개구(5)를 구획하는 접촉 핑거와 동일한 전위를 갖는다. 종축(4)의 방향에서, 중심설정 핀(6)은 부싱 개구(5)를 구획하는 접촉 핑거를 넘어 돌출한다. 중심설정 핀(6)은 부싱 개구(5)를 넘어 돌출하는 자신의 단부에 내부식성 팁(erosion-resistant tip)을 구비한다. 중심설정 핀(6)은 제2 스위칭 접촉편(3)의 베이스에 의해 하우징(1)에 고정 각도로 접속되고 상기 하우징에 전기 접촉된다.
제2 접촉편(3)은 차폐 후드(7)의 차폐 섀도우 내에 배열된다. 본 경우에, 차폐 후드(7)는 실질적으로 구형 캡의 형상으로 설계되고 전기 전도성 재료로부터 형성된다. 차폐 후드(7)는 하우징(1)과 동일한 전위를 갖는다. 차폐 후드(7)는 제2 스위칭 접촉편(3)과 함께 하우징(1) 상에 장착된다. 차폐 후드(7)는 개구(8)를 갖는다. 제2 스위칭 접촉편(3)의 부싱 개구(5)로의 액세스는 개구(8)를 거쳐 가능해진다.
구동 가능한 및 따라서 이동 가능한 제1 스위칭 접촉편(2)은 부싱 개구(5)의 단부측에 대향하여 배열된다. 제1 스위칭 접촉편(2)은 실질적으로 중공 원통형 방식으로 성형된다. 유체 유동 안내 디바이스(9)가 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면측에 설치되어 있다. 유체 유동 안내 디바이스(9)는 제1 스위칭 접촉편(2)에 고정 각도로 접속된다. 유체 유동 안내 디바이스(9)는 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면으로부터 소정 거리 이격하여 위치되는 내부 재킷면을 더 가져, 유동 덕트(10)가 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면과 유체 유동 안내 디바이스(9)의 내부 재킷면 사이에 형성되게 된다. 이 경우에, 유동 덕트(10)는, 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면 및 유체 유동 안내 디바이스(9)의 내부 재킷면에 의해 구획된 유동 덕트(10)가 실질적으로 중공 원통형 구조를 갖도록, 실질적으로 그 범위에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 유동 덕트(10)는 제1 스위칭 접촉편(2)의 자유 단부에 또는 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 그 단부에 마우스 개구(11)를 갖는다. 마우스 개구(11)는 이어서 유동 덕트(10)의 프로파일과 실질적으로 동일한 단면을 갖는 링형 단면을 갖는다. 이 경우에, 실질적으로 원통형 구성의 유체 유동 안내 디바이스(9)는, 제1 스위칭 접촉편(2)이 제2 스위칭 접촉편(3)의 방향에서 유체 유동 안내 디바이스(9)를 넘어서 돌출하는(그 자유 단부를 경유하여) 이러한 방식으로 제1 스위칭 접촉편(2) 상에 위치된다. 그 결과, 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는, 제1 스위칭 접촉편(2)의 자유 단부는 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의한 반경방향 중첩이 없다. 이에 따라, 자유 단부, 즉 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 제1 스위칭 접촉편(2)의 그 단부로의 반경방향 액세스가 가능해진다. 이에 따라, 부싱 개구(5)를 구획하는, 제2 스위칭 접촉편(3)의 접촉 핑거가 접촉하게 되는 접촉 형성점(12)이 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면측 상에 배열된다. 이 경우에, 제1 스위칭 접촉편(2)의 단부측은, 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부식성 구역으로서, 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의한 반경방향 중첩이 없는 내부식성 팁에 의해 형성된다.
제1 스위칭 접촉편(2)의 중공 원통형 구성으로 인해, 단부측에서 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 제1 스위칭 접촉편(2)의 그 단부는 중앙에 리세스(recess)를 구비하는데, 이 리세스 내로 중심설정 핀(6)이 접속 상태에서 돌출되어 있다. 따라서, 특히 제2 스위칭 접촉편(3)의 부싱 개구(5) 내로 이동될 때, 중심설정 핀(6)은 제2 스위칭 접촉편(3)에 대한 제1 스위칭 접촉편(2)의 선형 변위를 안정화할 수 있다. 제1 스위칭 접촉편(2) 내의 중앙 리세스는 중심설정 핀(6)의 삽입 깊이를 구획하는 배리어(13)에 의해 차단된다. 제2 스위칭 접촉편(3)으로부터 떨어진 배리어(13)의 자신의 측면 상에서는 원주 구역에서 연통 개구(14)가 제1 스위칭 접촉편(2)의 벽을 통과한다. 중공 원통형 제1 스위칭 접촉편(2)의 벽에 있는 연통 개구(14)는 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부의 중공 공간과 유동 덕트(10) 사이의 연통을 허용한다. 이 경우에, 제1 스위칭 접촉편(2)에 대해 이동할 수 있는 피스톤(15)이 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부에 배열된다. 예를 들어, 피스톤(15)은 하우징(1)에 관하여 위치가 고정되어 배열될 수 있고, 반면에 제1 스위칭 접촉편(2)은 하우징(1)에 관하여 이동할 수 있도록 그리고 따라서 피스톤(15)에 관하여 이동할 수 있도록 배열될 수 있다. 전기 스위칭 디바이스의 접속 및 접속 해제는 구동 디바이스에 의해 제1 스위칭 접촉편(2)을 구동함으로써 수행될 수 있다. 이 경우에, 피스톤(15)은 중공 제1 스위칭 접촉편(2)의 리세스 내에서 치수적으로 상보적인 방식으로 설치된다.
접속 해제 프로세스, 즉 버스바아 섹션에 대한 접지 접속의 파괴는 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되도록 의도된다. 이 경우에, 도 1은 초기에 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)의 접속 상태를 도시하고 있다. 즉, 제1 스위칭 접촉편(2)은 초기에 제2 스위칭 접촉편(3)에 DC 접속되어, 하우징(1)의 접지 전위가 제2 스위칭 접촉편(3)에 의해 제1 스위칭 접촉편(2)으로 그리고 거기에서 접지된 버스바아 섹션으로 전달되게 된다. 접속 해제 프로세스의 경우에, 제1 스위칭 접촉편(2)에 운동이 결합된다. 제1 스위칭 접촉편(2)의 이 선형 운동은 제1 스위칭 접촉편(2)이 제2 스위칭 접촉편(3)으로부터 이격하여 이동되는 이러한 방식으로 발생한다. 이는 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부에서, 피스톤(15)과 배리어(13) 사이에 존재하는, 리세스의 체적의 감소를 야기하고, 그 결과 초과압이 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부에서 상기 내부에 위치한 전기 절연 유체 내에 생성된다. 초과압에 의해 구동되는 방식으로, 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부에 미리 배열된 전기 절연 유체는 연통 개구(14)를 거쳐 유동 덕트(10)로 오버플로우한다. 부싱 개구(5)를 구획하는 접촉 핑거로부터의 제1 스위칭 접촉편(2)의 DC-격리는 아크가 생성되게 할 수 있다. 이는 예를 들어, 제1 스위칭 접촉편(2) 또는 버스바아 전류 섹션 상의 충전 현상에 의해 유발될 수 있다. 본 경우에, 중심설정 핀(6)은, 중심설정 핀(6)과 제2 스위칭 접촉편(2) 사이의 직접 접속으로 인해 전기 접촉이 생성되지 않고 제1 스위칭 접촉편(2)이 상기 제1 스위칭 접촉편의 비교적 큰 진동 또는 발진의 경우에만 위치가 고정되는 이러한 방식으로 치수설정된다. 이에 따라, 아크는 초기에 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부식성 섹션과 부싱 개구를 구획하는 하나 이상의 접촉 핑거 사이에서 연장한다. 그러나, 아크가 제1 스위칭 접촉편(2)과 중심설정 핀(6) 사이에서, 특히 그 내부식성 섹션에서 기반하여 점화되게 하는 것이 또한 제공될 수 있다. 제1 스위칭 접촉편(2)의 재킷면 상의 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)의 접촉 중첩부[접촉 형성점(12)의 위치 참조]에 기인하여, 피스톤(15) 및 또한 제1 스위칭 접촉편(2)의 상대 이동에 기인하는 전기 절연 유체의 압축은 DC 격리 전만큼 조기에 시작된다. 압축의 시작시에, 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)은 여전히 DC-접촉 상태에 있다. 제1 스위칭 접촉편(2) 상의 접촉 형성점(12)의 위치만이 시프트되어 있다. 그 결과, 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)이 DC-격리되는 시간에, 유동 덕트(10)로부터 유출되는 유체의 연속적인 인가가 미리 존재한다. 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)의 DC 격리는 아크가 생성되게 할 수 있다(도 2 참조). 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3) 사이의 격리 간극으로의 유체의 인가는 이 때 미리 시작되어 있고, 따라서 점화 아크는 미리 유동하고 있는 유체에 의해 둘러싸여 있다. 제1 스위칭 접촉편(2)이 제2 스위칭 접촉편(3)(도 3 참조)으로부터 더 이격하여 이동함에 따라, 유동 덕트(10)의 마우스 개구(11)로부터 배출되는 유체의 증가하는 분산이 발생한다. 이는 특히, 제1 스위칭 접촉편(2)과 제2 스위칭 접촉편(3) 사이의 거리가 증가함에 따라 그리고 따라서 또한 마우스 개구(11)와 제2 스위칭 접촉편(3) 사이의 거리가 증가함에 따라, 유체 유동이 감소된 지향성을 받기 때문에 발생한다. 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3) 사이의 거리가 증가함에 따라, 아크에 의해 브리징되는(bridged) 거리가 증가한다. 이 증가하는 거리에 추가하여, 아크는 블로잉되고 그리고 따라서 냉각되고 부식 생성물이 격리 간극으로부터 이격하여 이동된다. 아크의 연소를 위한 조건은 점점 악화된다. 더욱이, 특히 스위치를 격리 또는 접지하는 데 사용될 때, 아크를 통해, 아크를 구동하는 전하의 감소가 존재한다. 아크는 소호된다. 아크가 소호될 때, 제1 스위칭 접촉편(2)은 제2 스위칭 접촉편(3)으로부터 더 이격하여 이동될 수 있다. 아크는 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)의 단부 위치(도 4 참조)가 도달될 때, 즉 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)이 휴지 상태일 때 소호된다.
접속 프로세스의 경우에, 제2 스위칭 접촉편(3)은 제1 스위칭 접촉편(2)에 더 가깝게 이동된다. 제1 및 제2 스위칭 접촉편(2, 3)의 접속 위치가 도달될 때(도 1 참조), 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부에 위치되어 있는, 유체 수용을 위한 리세스는 일정량의 유체로 충전되어, 가능하게는 점화 아크로의 전기 절연 유체의 인가 하에 접속 해제가 다시 발생하게 된다.

Claims (15)

  1. 제1 스위칭 접촉편(2) 및 제2 스위칭 접촉편(3)을 갖고, 상기 스위칭 접촉편들(2, 3)은 서로에 대해 이동될 수 있고, 상기 제1 스위칭 접촉편(2)은 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의해 둘러싸이는, 전기 스위칭 디바이스에 있어서,
    상기 유체 유동 안내 디바이스(9)는, 적어도 상기 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부에서, 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)와 상기 제1 스위칭 접촉편(2) 사이에 구획되는 유동 덕트(10)의 봉입 윤곽이 상기 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부에서 상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 봉입 윤곽보다 큰 이러한 방식으로 상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 재킷면측을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부에서, 상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 외부 재킷면은 반경방향으로부터 액세스 가능한 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 접촉편(2)은 상기 제2 스위칭 접촉편(3)에 대면하는 자신의 단부를 경유하여, 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)를 넘어서 돌출하는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 접촉편(2)은 볼트형 스위칭 접촉편인 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    볼트형 제1 스위칭 접촉편(2) 주위에서 유동하는 유체 유동은 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의해 부싱형 제2 스위칭 접촉편(3)으로 안내되는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 유동 안내 디바이스(9) 및 상기 제1 스위칭 접촉편(2)은 이동 가능한 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 유동 안내 디바이스(9)는 상기 제1 스위칭 접촉편(2)에 관하여 고정 각도로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 접촉편(2)은 적어도 섹션별로 중공 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체 유동은 상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부 및 외부의 모두로 안내되는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체 유동은 상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 벽을 횡단하는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 링형 단면을 갖는 유동 덕트(10)가 상기 제1 스위칭 접촉편(2) 및 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 접촉편(3)의 차폐 후드(7) 내의 개구는 상기 스위칭 접촉편(2, 3)이 접촉되어 있는 상태에서 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의해 차단되는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 접촉편(2)의 내부식성 구역은 상기 유체 유동 안내 디바이스(9)에 의한 반경방향 중첩이 없는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 접촉편들(2, 3)은 단부측으로 서로 대향하여 위치된 상태로 서로에 대해 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
  15. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부싱형 제2 스위칭 접촉편(3)은 부싱 개구(5)에 중심설정 핀(6)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 스위칭 디바이스.
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