KR0137087B1 - 회로차단기용 조작기구 - Google Patents

Abstract

회로차단기용 조작기구는 프레임, 프레임상에 장착되고 중심축을 축으로하여 회전가능한 스프링축, 외주내에 노치를 구비하고 중심축을 축으로 하여 회전가능한 스프링함, 스프링함내에 구비되고 스프링축에 고정된 제1단 및 스프링함에 고정된 제2단을 구비하는 회전형 스프링, 스프링축에 고정되고 스프링축과 함께 회전가능한 캠 및 스프링함상에 회전전가능하게 장착된 캐치를 구비한다. 조작기구는 회전형 스프링을 가압시키기 위한 스프링함 회전용 가압장치 및 프레임상에 회전가능하게 장착되고, 캠, 캐치 및 스프링함의 외주와 결합되는 단부를 구비하여 가압장치의 닫기 및 열기 제어를 행하는 제어레버를 더 구비한다. 스프링축은 회전형 스프링의 구동력에 의해 회전되어 제어레버가 가압장치의 닫기 제어를 행하도록 한다. 스프링함은 회전형 스프링을 가압시키는 가압장치에 의해 회전되어 제어레버가 가압장치의 열기 제어를 행하도록 한다.

Description

회로차단기용조작기구

제 1도는 본 발명의 실시예에 의한 회로차단기의 조작기구의 주요부분의 확대 정면도.

제 2도는 제 1도에 나타낸 주요부분의 확대 측면도.

제 3도는 제 2도의 스프링함(spring case)의 구성도.

제 4도는 제 1도에서 나타낸 회로차단기의 조작기구의 가압상태를 나타내는 도면.

제 5도는 제 1도의 회로차단기의 조작기구의 가압상태로 부터 비가압상태를 나타낸 도면.

제 6도는 제 1도에 나타낸 회로차단기의 조작기구의 비가압상태를 나타낸 도면.

제 7도는 제 1도에 나타낸 회로차단기의 조작기구의 가압상태로부터 가압 완료를 나타낸 도면.

제 8도는 대표적인 진공차단기의 구성을 나타내는 단면도.

제 9도는 제 8도에서 나타낸 진공차단기에서 스프링 가압용 전기 모우터의 제어와 콘텍트의 열기/닫기 조작과의 관계 설명도.

제 10도는 종래의 대표적 회로차단기의 조작기구의 주요부분 확대도.

제 11도는 제 10도에서 나타낸 대표적인 회로차단기의 조작기구의 동작 설명도.

본 발명은 회로차단기에 관한 것으로 특히 에너지 소스로서 회전형 스프링을 사용하는 회로차단기용 조작기구에 관한 것이다.

조작기구로서 회전형 토크 출력기구를 사용하는 회로차단기 중에는, 일본 특허 공개공보 평성 5-54762에 개시되어 있는 바와 같은 압축 코일 스프링을 사용하는 것도 있다. 그러나 소형화 및 고신뢰성을 얻기 위한 다양한 연구가 촉진되고 있다.

회로차단기는 회로차단기에 구비된 접점을 열고, 닫음으로써 전력 계통을 보호하는데 사용된다. 제 8도는 대표적인 진공차단기(100)의 단면도이다. 제 8도에서, 스프링 기구(나타내지 않음)는 차단부(101)내의 접점(103,104)의 열기, 닫기용 에너지 소스의 하나로서 진공차단기(100)의 프레임(105)상에 장착된 조작기구부(102)내에 구비된다. 조작기구부(102)는 접점(103,104)을 열고, 닫는 구동력을 발생시킨다. 게다가, 조작기구부(102)는 접점(103,104)의 열림/닫힘 상태, 스프링기구의 비가압/가압 상태등을 표시하는 기능을 행할 것이 요구된다. 스프링기구의 가압은 보통 조작기구부(102)내의 전기모우터(나타내지 않음)에 의하여 실행된다. 조작기구부(102)는 또한 스프링기구를 수동적으로 가압시키는 기구(나타내지 않음)를 구비한다.

보통, 압축 코일 스프링 또는 인장 코일 스프링은 조작기구부(102)내의 스프링기구로서 사용된다. 이 경우, 조작기구부(102)내의 접점(103,104)의 열기, 닫기용으로 2개의 스프링을 각각 구비시키는 것이 요구되며, 결과적으로 복잡한 구성이 된다. 회전형 스프링이 에너지 소스용 스프링기구로 사용되는 경우에는, 조작기구부(102)내의 접점(103,104)의 열기, 닫기용으로 단지 하나의 회전형 스프링이 요구되며, 결과적으로 단순하고 소형화된 구성이 된다.

따라서, 회전형 스프링이 회로차단기의 조작기구내의 에너지 소스용으로 사용되고 있다.

다음은, 접점의 열기/닫기 조작과 관련하여 회전형 스프링 가압용 전기 모우터의 제어를 제 9도를 참조하여 설명한다. 일반적으로, 회로차단기는 접점을 열기-닫기-열기의 기능을 행하는 것이 요구된다. 이는 회로차단기가 보통 접점을 열기-닫기를 행하도록 조작되기 때문이다. 그러나, 접점을 닫을 때에 전력계통에 고장이 발생하면 즉시 접점을 열기를 행하는 것이 필요하다.

회로차단기의 통상적인 열기-닫기 조작에서, 회전형 스프링의 회전으로서 발생된 에너지가 접점의 열기-닫기용으로 사용된다. 접점을 닫은 후에, 리미트 스위치는 회전형 스프링을 가압하기 위하여 전기 모우터의 조작을 시작하도록 조작된다. 그후, 접점을 열기-닫기에 충분한 에너지가 회전형 스프링에 다시 가해질 때, 리미트 스위치는 열리고 그로 인하여 전기 모우터는 멈춘다.

이하에서, 조작구에 나선형 스프링 또는 토션 스프링과 같은 회전형 스프링을 사용하는 회로차단기의 대표적인 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 10도는 회전형 스프링을 사용하는 회로차단기의 조작기구의 주요 부분의 확대도이다. 제 10도에서, (a)는 주요부분의 확대된 정면도이고 (b)는 화살표 A방향의 A-A선단면을 나타낸다. 제10도에서, 에너지 소스인 회전형 스프링(21)의 외측 단은 스프링함(20)에 고정되고, 회전형 스프링(21)의 내측 단은 힘을 전달하는 스프링축(22)에 고정된다. 페그(peg)(24)와 접동 접촉하는 레일(rail)(23a)은 디스크(23)의 내부면상에 위치하고, 페그(24)는 배출/저장 제어 레벨(25)을 제어한다. 스프링함(20)의 나선형 방향으로 구비되는 평행 가이드(parallel guide)(20a)는 페그(24)가 평행 가이드(20a)를 따라서 움직일 수 있도록 스프링함(20)의 단판 디스크(20b)상에 위치한다.

이하에서는 제 10도에 나타낸 회로차단기의 조작을 제11도를 사용하여 설명한다. 페그(24)는 레일(23a)과 결합하고, 디스크(23) 및 레일(23a)의 B방향으로의 회전운동으로 인하여 평행 가이드(20a)내에서 병진 운동을 한다.

회로차단기의 열기 및 닫기 조작의 경우에, 스프링축(22)은 캐치(catch)의 제어하에 B방향으로 회전한다. 캐치에 대해서는 설명하지 않는다. 회로차단기의 차단부(나타내지 않음)내의 접점은 당업자간에 잘 알려진 바와 같이 스프링축(23)의 회전에 의해서 힘 전달 기구(나타내지 않음)를 통하여 열리고, 닫힌다. 열기 조작은 제11(a)도→제11(b)도로 완료되고, 닫기 조작은 제11(b)도→제11(c)도로 완료된다.

제 11(c)도에 나타낸 바와 같이 열기 및 닫기 조작의 끝에, 페그(24)의 선단(leading end)(24)은 단판(end-plate)디스크(20b)의 외주 표면과 같은 평면상에 있다. 마이크로스위치(설명하지 않음)의 스위칭은 자유롭게 회전가능하도록 하기 위하여 핀(26)에 의해서 지지되는 배출/저장 레버(25)를 누름으로써 수행된다. 이 마이크로스위치는 스프링 에너지를 저장 모우터를 온(ON) 또는 오프(OFF) 스위칭을 위하여 구비된다.

마이크로 스위치(설명하지 않음)의 스위칭으로 인하여, 에너지 배출 상태로 된 회전형 스프링(21)은 스프링 에너지 저장 모우터(설명하지 않음)에 의하여 C방향으로 회전되는 스프링함(20)을 통하여 에너지를 저장하기 시작한다.

스프링함(20)이 회전하는 동안, 배출/저장 제어레버(25)는 단판 디스크(20b)상에 접동 접촉을 한다. 동시에, 페그(24)는 스프링함(20)과 함께 C방향으로 회전 운동을 한다. 따라서 페그(24)는 레일(23a)를 따라 스프링축(22)의 중심으로 움직인다.

회전형 스프링(21)의 에너지 저장이 끝난 후에는, 제 11(a)도에 나타낸 것과 같이, 페그(24)는 Eo에 위치하고, 배출/저장 제어레버(25)는 평행 가이드(20a)와 접촉한다.

상술한 바와 같은 회로차단기의 조작기구의 상세한 사항은 1988년 8월 17일에 방발행된 프랑스 특허 제 88-10943호에 알려져 있다.

스프링 네너지 저장 모우터(설명하지 않음)용 스위치인, 마이크로 스위치의 제어는 이러한 연속 동작의 배출/저장 제어레버(25)의 움직임을 이용함으로써 수행된다.

그러나, 이러한 회로차단기형에서는, 접동 접촉하는 위치가 있다. 그러므로 빈번한 동작으로 인한 부분들의 마모가 불가피하다. 결과적으로, 검열과 그리스칠 같은 유지관리가 필수적이고, 신뢰성도 감소된다.

또한, 조작기구의 부분들의 갯수도 커지고 결국 복잡한 구성이 된다.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 단순한 구성으로 빈번한 조작에도 신뢰성이 향상된 회로차단기용 조작기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순한 구성으로 회전형 스프링의 비가압 및 가압 상태를 정확하게 검측할 수 있는 회로차단기용 조작기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적들은 프레임, 프레임 상에 장착되고 중심축을 축으로하여 회전가능한 스프링축, 외주내에 노치(notch)를 구비하며 중심축을 축으로하여 회전가능한 스프링함, 스프링함내에 구비되고 스프링축에 고정된 제1단(first end)및 스프링함에 고정된 제2단(second end)을 구비한 회전형 스프링, 스프링축에 고정되고 스프링축과 함께 회전가능한 캠(cam) 및 스프링함상에 회전가능하게 장착된 캐치(catch)를 포함하는 회로차단기용 조작기구를 구비함으로써 얻어질 수 있다. 캐치는 스프링에 의해서 스프링함의 외주 내부의 노치의 원위치에 놓여있다. 조작기구는 회전형 스프링을 가압하기 위한 스프링함 회전용 가압장치 및 프레임상에 회전가능하게 장착되고, 캠,캐치 및 스프링 함의 외주와 결합되는 단부(end portion)를 구비하여 가압장치의 닫기, 열기 제어를 행하기 위한 제어레버를 더 구비한다. 제어레버는 제어레버의 단부가 스프링함의 외주의 표면에 위치하는 제 1위치를 갖고, 제어레버의 단부가 스프링함의 외주 내부에 위치하는 제2위치를 갖는다. 스프링축은 회전형 스프링의 구동력에 의해서 회전됨으로써 제어레버의 단부가 캠과 결합하도록 한다. 그로 인하여 캠의 회전에 의해서 제어레버를 제2위치로부터 제1위치로 이동시키고 제어레버가 제1위치에 있으 ㄹ때 제어레버가 가압장치의 닫기 제어를 행하도록 한다. 스프링함은 가압장치에 의해 회전되어 회전형 스프링을 가압시킴으로써, 제어레버의 단부가 캐치와 결합되어 노치로부터 스프링함의 외주 내부로 떨어질 때까지 제어레버의 단부가 스프링함의 외주의 표면과 회전 접점(rolling contact)을 이루도록 한다. 그로 인하여 스프링함의 회전에 의해 제어레버를 제1위치로부터 제2위치로 이동시키고 제어레버가 제2위치에 있을 때 제어레버가 가압장치의 열기 제어를 행하도록 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 따라 회로차단기의 조작기구의 주요부분의 확대 정면도이다. 제2도는 제1도에 나타낸 주요 부분의 확대 측면도이다.

이 도면들에서, 에너지 소스인 회전형 스프링(3)의 내단(inner end)은 스프링축(2)에 고정되고, 회전형 스프링(3)의 외단은 스프링함(4)에 고정된다. 캠(5)은 스프링축(2)에 고정된다.

제3도는 스프링함(4)의 구성도이다. 여기에서(a)는 스프링함(4)의 정면도이고, (b)는 제3도에서 화살표 A의 방향으로의 스프링함(4)의 평면도이고, (c)는 스프링함(4)의 사시도이다.

제3도에서 나타낸 바와 같이, 노치(4b)는 스프링함(4)의 외주(4a)의 일부에 구비된다. 캐치(6)는 외주(4b) 내부에 구비되고 스프링함(4)상에 복원된 핀(18)에 의해서 장착됨으로써 캐치(6)의 외주가 스프링함(4)의 외주의 표면과 같은 평면상에 놓이게 한다. 캐치(6)는 외주(4a)내부의 핀(18)을 중심으로 회전운동을 하나, 캐치(6)는 복귀 스프링(return spring)에 의해서 스프링함(4)의 노치(4b)에서 결합됨으로써 원위치로 복귀한다. 캐치(6)의 팁부(tip portion)(4b)는 스프링함(4)의 반경의 방향으로 외주(4a)로 부터 돌출한다.

배출/저장 제어레버(8)는 자유롭게 회전가능하도록 핀(17)에 의해서 회로차단기의 프레임(1)상에 장착되고 핀(17)을 중심으로 회전 운동을 한다. 핀(9)은 배출/저장 제어레버(8)의 선단에 연결된다. 핀(9)과 스프링함(4)의 외주표면(4a)은 서로 회전 접촉하는 접점을 만든다. 로드(11)의 1단은 핀(10)에 의해서 배출/저장 제어레버(8)의 다른 단에 연결된다. 표시부(13)는 자유롭게 회전가능 하도록 핀(16)에 의해서 프레임(1)상에 장착된다. 표시부(13)의 1단은 핀(12)에 의해서 로드(11)의 다른 단에 연결된다. 또한, 복귀 스프링(14)은 표시부(13)상에 장착됨으로써 로드(11) 및 배출/저장 제어레버(8)를 통하여 핀(9)에 항상 일방적인 힘을 가함으로써 핀(9)과 스프링함(4)의 외주 표면(4a)사이에 접점을 유지한다. 더우기, 에너지 저장 모우터(설명하지 않음)의 제어를 행하는 마이크로스위치(15)는 프레임(1)에 고정되고, 핀(12)에 의해서 마이크로스위치(15)의 레버(15a)의 스위칭을 행한다.

이하에서는 제4도∼제6도를 참조하여 에너지 저장상태로부터 에너지배출 상태까지의 회전형 스프링(3)의 조작에 대해서 설명한다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 캠(5)은 스프링축(2)상에 위치하고 회로차단기의 열기 및 닫기 조작에 의해 스프링축(2)과 함께 스프링축(2)의 중심축을 축으로하여 회전 운동을 한다. 또한 제5도에 나타낸 바와 같이, 회로차단기의 닫기의 완료전에, 캠(5)은 배출/저장 제어레버(8)에 연결된 핀(9)을 누름으로써, 핀(9)은 캐치(6)가 시계방향으로 회전하도록 한다. 그러면, 제6도에 나타낸 바와 같이, 핀(9)은 배출/저장 제어레버(8)가 눌러진 위치에서 캐치(6)와 분리되고, 캐치(6)는 복귀 스프링(7)에 의해 원위치로 복귀한다. 이후 즉 닫기의 완료후에, 캠(5)과 핀(9)은 분리됨으로써, 배출/저장 제어레버(8)는 캐치(6)에 의해 스프링함(4)의 외주 표면(4a)상의 위치로 복귀한다. 이때 표시부(13)는 로드(11)에 의해 에너지 배출 상태를 표시한다. 또한, 마이크로스위치(15)는 로드(11)의 수직 운동을 이용하여 닫기상태로 된다. 더우기, 회전형 스프링(3)의 가압은 설명하지 않은 에너지 저장 모우터의 작동으로 인한 스프링함(4)의 회전에 의해 수행된다.

이하에서는, 회전형 스프링(3)의 가압의 완료까지의 작동을 설명한다. 회전형 스프링(3)을 가압하는 동안, 스프링함(4)은 외주(4a)와 함께 제7(a)도에 나타낸 바와 같이 방향 C로 회전하고, 배출/저장 제어레버(8)에 고정된 핀(9)은 복귀 스프링(14)에 의해 스프링함(4)의 외주 표면(4a)상에 회전 접점을 만든다. 이번에는, 표시부(13)가 에너지 배출 상태를 나타낸다. 제7(a)도에 나타낸 바와 같이, 캐치(6)의 팁부(6a)가 스프링함(4)과 함께 방향C로 회전할 때, 핀(9)과 팁부(6a)는 회전형 스프링(3)의 가압의 완료 직전에 접점을 만든다. 그러면 캐치(6)는 시계방향으로 위쪽으로 올라간다.

이 후, 가압이 완료될 때, 스프링함(4)의 외주 표면(4a)내에 노치(4b)가 있기 때문에, 외주 표면(4a)상의 회전접점내에 있는 핀(9)은 캐치(6)와 분리되고, 복귀 스프링(7)에 의해 스프링함(4) 내부를 향하여 즉시 움직이고, 표시부(13)는 제7(b)도에 나타낸 바와 같이, 로드(11)를 통하여 에너지 저장 상태를 표시한다. 또한, 핀(12)은 마이크로스위치(15)의 레버(15a)를 누른다. 따라서 마이크로스위치(15)는 열기'상태로 되어 에너지 저장 모우터(설명하지 않음)의 조작을 멈춤으로써, 에너지 저장을 완료한다.

상술한 실시예를 이용할 때, 회로차단기의 조작기구의 단순한 구성을 얻을 수 있고, 동시에, 접동 접점이 제거될 수 있다. 따라서 검열과 유지관리의 요구를 감소시킴으로써 신뢰성이 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단순한 구성으로 빈번한 조작에도 신뢰성이 향상된 회로차단기용 조작기구를 얻을 수 있다.

더우기, 본 발명에 따르면, 단순한 구성으로 회전형 스프링의 비가압 및 가압 상태를 정확하게 검측할 수 있는 회로차단기용 조작기구를 얻을 수 있다.

상술한 취지하에서 본 발명의 많은 수정과 변형이 가능하다. 그러므로 첨부된 특허청구범위의 영역을 벗어나지 않는 범위내에서, 여기서 특별히 설명한 것외에 다른 방법으로 본 발명을 실시할 수 있음을 밝혀둔다.

Claims (5)

1. 프레임, 상기 프레임 상에 장착되고 중심축을 축으로 하여 회전가능한 스프링축, 외주내에 노치를 구비하고 상기 중심축을 축으로 하여 회전가능한 스프링함.

   상기 스프링함내에 구비되고 상기 스프링축에 고정된 제1단 및 상기 스프링함에 고정된 제2단을 구비한 회전형 스프링, 상기 스프링축에 고정되고 상기 스프링축과 함께 회전가능한 캠, 스프링에 의해서 상기 스프링함의 상기 외주 내부의 상기 노치의 원위치에 놓이고 상기 스프링함상에 회전가능하게 장착된 캐치, 상기 회전형 스프링을 가압하기 위한 상기 스프링함 회전용 가압장치, 및 상기 프레임상에 회전가능하게 장착되고, 상기 캠, 상기 캐치 및 상기 스프링함의 상기 외주와 결합되는 단부를 구비하여 상기 가압장치의 닫기 및 열기 제어를 행하기 위한 제어레버로 구성되며, 상기 제어레버는 상기 제어레버의 단부가 상기 스프링함의 상기 외주의 표면에 위치하는 제1위치를 갖고, 상기 제어레버의 단부가 상기 스프링함의 상기 외주 내부에 위치하는 제2위치를 가지며, 상기 스프링축은 상기 회전형 스프링의 구동력에 의해 회전되어 상기 제어레버의 상기 단부가 상기 캠과 결합하도록 함으로써, 상기 캠의 회전에 의해서 상기 제어레버를 상기 제2위치로부터 상기 제1위치로 이동시키고 상기 제어레버가 상기 제1위치에 있을 때 상기 가압장치의 상기 닫기 제어를 행하도록 하며, 상기 스프링함은 상기 가압장치에 의해 회전되어 상기 회전형 스프링을 가압시킴으로서, 상기 제어레버의 상기 단부가 상기 캐치와 결합되어 상기 노치로부터 상기 외주 내부로 떨어질 때까지 상기 제어레버의 상기 단부가 상기 스프링함의 상기 외주의 상기 표면과 회전 접점을 이루도록 하여, 상기 스프링함의 회전에 의해 상기 제어레버를 상기 제1위치로부터 상기 제2위치로 이동시키고 상기 제어레버가 상기 제2위치에 있을 때 상기 제어레버가 상기 가압장치의 상기 열기 제어를 행하도록 하는 데 특징이 있는 회로차단기용 조작기구.
2. 상기 스프링축은 상기 회전형 스프링의 구동력에 의해서 회전되어 상기 제어레버의 단부가 상기 캠과 결합하도록 하며, 상기 제어레버는 상기 캐치가 상기 스프링의 신장력과 반대 방향으로 회전하도록 회전하며, 상기 제어레버는 상기 캐치의 팁부가 상기 스프링함의 상기 외주의 상기 노치의 외부에 있을 때 상기 캐치와 분리되고, 상기 캐치는 상기 원위치로 복귀하며, 상기 제어레버의 상기 단부는 상기 스프링함의 상기 외주의 상기 표면에 놓이며, 그로 인하여 상기 캠의 회전에 의해 상기 제2위치로 부터 상기 제1위치로 상기 제어레버를 이동시키고 상기 제어레버가 상기 제1위치에 있을 때 상기 가압장치의 상기 닫기 제어를 행하도록 하는데 특징이 있는 회로차단기용 조작기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 가압장치는 상기 회전형 스프링을 가압시키는 상기 스프링함 회전용 전기 모우터를 구비하며, 상기 전기 모우터는 상기 제어레버가 상기 닫기 제어를 행할 때 작동을 시작하고 상기 제어레버가 상기 열기 제어를 행할 때 작동을 멈추는 것을 특징으로 하는 회로차단기용 조작기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 프레임상에 장착된 제1핀, 상기 제1핀을 중심으로 회전가능한 레버, 및 상기 레버의 단상에 회전가능하게 장착된 제2핀으로 구성되며, 상기 제2핀은 상기 캠, 상기 캐치 및 상기 스프링함의 상기 외주와 결합한다는 데 특징이 있는 회로차단기용 조작기구.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어레버에 의해 구동되어 상기 회전형 스프링의 비가압 및 가압 상태를 표시하는 표시부, 상기 제어레버가 상기 가압장치의 상기 열기제어를 행할 때 상기 가압상태를 표시하는 표시부, 및 상기 제어레버가 상기 가압장치의 상기 닫기제어를 행할 때 상기 비가압상태를 표시하는 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회로차단기용 조작기구.