KR0158695B1 - 가스 분사차단기용 노즐 - Google Patents

Abstract

접촉자의 선단부로 흘러들어오는 가스를 압축하기 위한 가스압축수단과; 상기 접촉자의 선단부와 함께 제1공간부를 형성하고 전류가 차단되었을 때 상기 가스압축 수단에 의해 압축된 가스를 통과시키 위한 제1오리피스를 포함하는 접촉방지를 위한 노즐에 있어서; 상기 노즐은, 상기 접촉자와 함께 제2공간부를 형성하고 상기 제1오리피스를 통과한 가스를 통과시키기 위한 제2오리피스와; 상기 제1오리피스와 상기 제2오리피스 사이에 형성되어 있고, 내경이 상기 제1오리피스의 내경과 상기 제2오리피스의 내경보다 큰 챔버와; 상기 제1오리피스를 통과하지 않고 상기 챔버에 압축가스의 일부가 공급되게 하는 최소한 하나의 압축가스 통로를 포함하며; 상기 압축가스통로를 통하여 상기 챔버에 공급된 압축가스가 상기 접촉자의 선단부와 상기 제1오리피스에 의해 형성된 상기 제1공간부에 흘러들어가게 하도록 하는 노즐.

Description

가스 분사차단기용 노즐

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도.

제2도는 제1도의 II - II 선을 따라 취한 단면도.

제3도는 본 발명의 압축가스 통로의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제4도는 제1도의 실시예에 따른 압축가스의 흐름상태를 나타내는 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제6도는 본 발며의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제7도는 고정접촉자 선단부의 가스 입력과 노즐의 위치사이의 관계를 나타내는 선도.

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제10도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제11도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제12도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절연노즐 2 : 고정아크접촉자

6 : 가동아크접촉자 8 : 하류측

9 : 압축가스통로 10 : 스로트부

11 : 상류측 12 : 반사면

13 : 챔버 16 : 가스압축수단

본 발명은 가스 차단기에서 사용되는 노즐에 관한 것으로, 특히 퍼퍼타입(Puffer - type) 가스 차단기에 적합한 노즐에 관한 것이다.

종래의 가스 분사차단기에 있어서는 소호가스(arc - extinguishing gas)는 접촉자의 개방이동 동작과 동시에 압축되며 이 압축가스는 절연노즐의 스로트부에 의해서, 분리된 접촉자 사이의 전류 차단으로 발생된 아크쪽으로 향한다. 압축가스의 유속은 스로트부에서 가속되기 때문에 스로트부 하류측에서의 유속은 아음속 또는 초음속이 된다. 스로트부가 고속가스가 계속 통과하는 고정접촉자의 외측을 향해 움직일 때, 고정접촉자 선단부에서의 전계강도가 높을지라도, 차단기 내부에 충전된 가스 압력보다 고정접촉자 선단부의 일부분에서 가스 압력이 과도적으로 낮아진다. 그러므로, 접촉자간의 절연내역은 크게 저하되며 전류차단 후, 특히 스로트부가 고정접촉자의 바깥쪽으로 움직인직후, 접촉자간의 거리가 작고 접촉자간에 전계강도가 높은 시점에서 중요한 소전류차단 특성은 저하된다.

일본국 특허 공개공보 제60-150521호에 발표된 것과 같은 종류의 가스 분사차단기에 있어서, 절연노즐 스로트부의 가스흐름 하류측에 스로트부를 통과한 후의 가스흐름이 고정접촉자 쪽으로 반사하도록 하는 반사면을 갖고 있는 가스 분사차단기는 고정접촉자 선단부에서의 압력저하를 방지하여 접촉자간의 절연내력을 향상시킨다.

일본국 특허 공개공보 제61-206126호에 발표된 것과 같은 종류의 가스 분사차단기에 있어서, 절연노즐 스로트부의 상류측을 하류측에 연결하는 바이패스홀을 갖고있는 가스 차단기는 접촉자간의 절연내력 회복이 가속되도록 스로트부의 상류측에 있는 고온가스를 바이패스홀을 통하여 방출하며, 접촉자간의 절연내력이 향상되도록 상기 가스를 고정접촉자 쪽으로 향하게 한다.

본 발명의 목적은, 전류가 접촉자에 의해 차단되었을때 접촉자 선단부의 전 범위에 걸쳐 가스 압력을 고압으로 유지시키는 접촉방지를 위한 노즐을 제공하는데 있다.

본 발명에 있어서, 접촉방지용 노즐은, 접촉자의 선단부로 흘러 들어오는 가스를 압축하기 위한 가스압축수단과; 접촉자의 선단부와 함께 제1공간부를 형성하고 전류가 차단되었을 때, 상기 가스 압축수단에 의해 압축된 가스를 통과시키기 위한 제1오리피스를 포함하고 상기 노즐은, 상기 접촉자와 함께 제2공간부를 형성하고 상기 제1오리피스를 통과한 가스를 통과시키기 위한 제2오리피스와; 상기 제1오리피스와 상기 제2오리피스 사이에 형성되어 있고, 내경이 상기 제1오리피스의 내경과 상기 제2오리피스의 내경보다 큰 챔버와; 상기 제1오리피스를 통과하지 않고 상기 챔버에 압축가스의 일부가 공급되게 하는 최소한 하나의 압축가스 통로를 포함하며; 상기 압축가스 통로를 통하여 상기 챔버에 공급된 압축가스가 상기 접촉자의 선단부와 상기 제1오리피스에 의해 형성된 상기 제1공간부 내부로 흘러들어가도록 구성되어 있다.

본 발명에서, 접촉방지용 노즐은 접촉자와 함께 제2공간부를 형성하고 상기 제1오리피스를 통과한 가스를 통과시키기 위한 제2오리피스와; 상기 제1오리피스와 상기 제2오리피스 사이에 형성되어 있고, 내경이 상기 제1오리피스의 내경과 상기 제2오리피스의 내경보다 큰 챔버와; 상기 제1오리피스를 통과하지 않고 상기 챔버에 압축가스의 일부가 공급되거나 또는 저장되게 하는 압축가스 통로를 포함하고 있기 때문에, 상기 압축가스 통로를 통하여 상기 챔버에 공급된 압축가스가 상기 접촉자의 선단부와 상기 제1오리피스에 의해 형성된 상기 제1공간부 내부로 흐르며, 압축가스가 상기 제1공간부의 상류측과 하류측 양측으로부터 상기 제1공간부로 공급됨으로서, 상기 접촉자 선단부의 일부분에서 고유속의 가스에 의한 압력의 감소는 방지된다. 그러므로, 상기 접촉자 선단부의 전 범위에 걸쳐 가스 압력은 고압을 유지하며, 분리된 접촉자에 의해 전류가 차단되었을 때 상기 접촉자 사이의 절연내력은 소정치 이상을 항상 유지한다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 가스 분사차단기용 노즐에관하여 설명한다.

제1도에서와 같이 가스 압축수단(16)은 부재(도시되지 않음)에 의해 지지되는 피스톤(5)와, 피스톤(5)를 끼우고 그 위를 움직일 수 있는 피피실린더(4)로 구성되어 있다. 제1도의 구조는 소호가스가 충전된 밀폐봉인 용기를 나타내며, 가스 압축수단(16)의 작동으로 소호가스가 압축된다.

절연노즐(1)은 피피실린더(4)의 개구(4a)에 부착되어 있으며, 절연노즐(1)의 외측에는 가동주접촉자(3)이 내측에는 가동아크접촉자(6)이 고정되어 있다.

가동주접촉자(3)은 주접촉자를 구성하도록 고정주접촉자(7)과 접촉할 수 있으며, 고정아크접촉자(2)는 아크접촉자를 구성하도록 절연노즐(1)의 스로트부(10)을 통하여 가동아크접촉자(6)의 내부로 삽입될 수 있다. 주접촉자는 전류를 차단하거나 또는 아크접촉자가 전류를 끊기전에 주접촉자의 두 부분을 분리시키며, 또한 주접촉자는 전류를 흐르게 하거나 또는 아크접촉자가 전류를 흐르게한 뒤에 주접촉자의 두 부분을 접촉시킨다.

절연노즐(1)은 압축가스의 유속을 증가시키기 위한 스로트부(10)과, 스로트부(10)의 하류측(8)에는 내경이 확장된 챔버(13)안에 형성된 반사면(12)와, 스로트부(10)의 상류측(11)로 부터 챔버(13)의 반사면(12)쪽 내부로 압축가스를 흐르게 하기 위한 최소한 하나의 가스통로(9)를 갖고 있다.

전류가 차단되는 것이 요구될 때, 피피실린더(4)를 포함하는 차단부 가동부분은 제1도에서 좌측으로 구동되며, 이에 따라 가스압축수단(16)내의 소호가스는 압축되고, 주접촉자의 두 부분(3)과 (7)은 분리되고, 아크접촉자의 두 부분(2)와 (6)도 분리된다. 스로트부(10)이 제1도에 나타난 것과 같이 고정아크접촉자(2)의 선단부 바깥쪽으로 움직인후 가스압축수단(16)내의 압축된 소호가스는 개구(4a)와 스로트부(10)의 상류측(11)을 통하여 스로트부(10)의 하류측(8)로 흐르며, 이에 따라 아크접촉자(2)와 (6)의 분리에 의해 발생된 아크는 소호가스에 의하여 소멸된다.

제4도에 있어서, 소호가스의 일부분은 스로트부(10)이 제1도에서 고정아카접촉자(2)의 선단부 바깥쪽에 위치하기 전에, 가스를 고정아크접촉자(2)쪽으로 향하도록 반사면(12)쪽으로 가스를 유도하는 가스통로(9)를 통해 상류측(11)로부터 챔버(13)으로 공급된다. 그러므로, 소호가스는 스로트부(10)과 챔버(13)의 양공간으로부터 스로트부(10)과 고정아크접촉자(2)와의 사이의 공간부로 공급되며; 이에 따라 고정아크접촉자(2)의 선단부의 전 범위에 걸쳐 소호가스의 압력은 고압을 유지하며, 아크접촉자(2)와 (6)사이의 절연내력도 높은 값을 유지한다. 그 결과 소전류차단 특성을 개선하는 것이 가능하다.

제7도는 스로트부(10)의 이동위치와 고정아크접촉자(2)의 선단부 압력사이의 해석관계를 나타낸다. 압력(P1)은 본 발명의 제1도의 실시예에 따른 특성을 지시하며 압력(P2)는 종래 기술에 따른 특성을 지시한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 고정아크접촉자(2)의 선단부에서의 압력(P1)은 종래 기술에 따른 압력(P2)보다, 특히 아크접촉자(2)와 (6)의 분리시작점(A)로 부터 스로트부(10)의 이동구간의 중간지점까지에서 약 30%정도 고압의 특성을 보여주며; 본 발명의 실시에 따라 아크접촉자(2)와 (6) 사이의 절연내력은 종래 기술과 비교할 때 증가한다. 소호가스가 제4도에 나타난 가스통로(9)를 통하여(14a)의 흐름으로 통과하는 양과, 스로트부(10)을 통하여 (14b)의 흐름으로 통과하는 양 사이의 비례는 요소를 변화시킴에 의해 조정가능하다. 예를 들면 제1도에 나타난 아크접촉자(2)와 (6)의 중심축에 관련된 반사면(12)의 각도(θ)를 변화시키거나, 가스통로(9)의 수를 변화시키거나 또는 가스통로(9)의 면적을 변화시키는 것 등이다.

제2도는 스로트부(10)의 원주상에 8개의 가스통로를 형성시킨 예를 도시한다.

제3도는 가스통로(9)를 스로트부(10)의 방사상 외측으로 펼쳐진 슬릿으로 형성한 또다른 예를 도시한다. 인접해 있는 가스통로(9) 사이의원주방향의 거리는 반드시 등간격일 필요는 없다. 만일 가스통로(9)가 노즐(1)의 중심축으로 평행하게 확장된다면 가스통로(9)는 제1도에 나타난 노즐(1)의 좌단측의 개구부로부터 쉽게 구성될 수 있다. 가스통로(9)가 압축가스를 스로트부(10)을 통함이 없이 챔버(13)으로 공급하는 것이 필수적이다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예로서 가스 분사차단기의 절연노즐 단면을 나타내며 챔버(13)의 하류측에 제2챔버(13a)가 형성되어 있다. 제2챔버(13a)는 제2챔버(13a)내로 공급된 가스흐름을 고정아크접촉자(2)쪽으로 향하게 하는 제2반사면(12a)를 포함하고 있다. 최소한 하나의 제2가스통로(9a)가 가스 압축수단(16)과 제2챔버(13a)를 연결하도록 가스통로(9)의 방사상 외측에 형성되어 있으므로 압축가스는 스로트부(10)과 챔버(13)을 통과함이 없이 제2챔버(13a)로 공급된다. 그러므로, 압축가스는 노즐(1)이 전류를 차단하도록 고정아크접촉자(2)로 부터 멀리 이동된 때, 챔버(13)과 제2챔버(13a)로 부터 고정아크접촉자(2)의 선단부와 스로트부(10) 사이의 공간부로 공급된다. 제2오리피스부는 챔버(13)과 제2챔버(13a) 사이에 형성되어 있고, 상기 제2오리피스부는 챔버(13)으로 부터 제2챔버(13a)에로의 가스흐름을 감소시키며, 고정아크접촉자(2)의 선단부를 강하게 소호하기 위해 제2오리피스부를 통해 통과한 가스흐름의 속도를 증가시킨다.

노즐(1)이 고정아크접촉자(2)와 제1도와 나타난 노즐(1)과의 위치적 관계로 부터 멀리 이동되고 제2오리피스부를 통과한 때, 압축가스는 제2오리피스부를 통한 챔버(13)과 제2챔버(13a)로 부터 고정아크접촉자(2)의 선단부와 제2오리피스부 사이에 형성된 공간부로 공급된다. 그러므로, 소호가스의 압력은 고정아크접촉자(2)의 선단부 전 범위에 걸쳐 고압을 유지한다.

제6도는 제5도에 나타난 본 발명 실시예의 변형이다. 제2오리피스부에서 방사상 외측으로 확장된 최소한 하나의 제2가스통로(15a)는 챔버(13)을 제2챔버(13a)에 연결하므로서, 가스통로(9)를 통하여 챔버(13)에 공급된 압축가스는 제2챔버(13a) 내부로 흐르게되며, 스로트부(10)을 통하여 챔버(13)에 공급된 압축가스도 제2챔버(13a)내부로 흐른다. 그러므로, 압축가스는 챔버(13)과 제2챔버(13a)로부터 고정아크접촉자(2)의 선단부와 스로트부(10) 사이의 공간으로 공급된다. 노즐(1)이 고정아크접촉자(2)와 제1도에 나타난 노즐(1)과의 위치적 관계로부터 멀리 이동되고 제2오리피스부를 통과한 때, 압축가스는 제2오리피스부를 통한 챔버(13)과 제2챔버(13a)로 부터 고정아크접촉자(2)의 선단부와 제2오리피스부 사이에 형성된 공간부를 공급된다. 그러므로, 소호가스의 압력은 고정아크접촉자(2)의 선단부 전 범위에 걸쳐 고압을 유지한다.

본 발명은 여러 형태의 가스 분사차단기용 노즐을 공급할 수 있으며, 이 노즐에서 노즐(1)은 고정아크접촉자(2)와 접촉할 수 있고, 매우 큰 전류를 전송할 수 있는 주접촉자를 포함하며 고정아크접촉자(2)는 주접촉자와 가동아크접촉자(6) 둘다와 접촉할 수 있다.

제8 - 10도에 나타난 것과 같이, 고정아크접촉자(2)의 길이축에 전체적으로 평행한 원통형 표면확장은 반사면(12)와 스로트부(10) 사이에 형성될 수 있다. 제11, 12도에 나타난 본 발명의 변환은, 만약 스로트부(10)의 내경이 제2오리피스부(102)의 내경보다 전체적으로 같거나 또는 근소하게 크다면 고정아크접촉자(2)의 선단부 전 범위에 걸쳐 가스의 압력은 종래 기술과 비교해 볼 때 약간 큰 값을 갖는다.

Claims (8)

1. 접촉자의 선단부로 흘러들어오는 가스를 압축하기 위한 가스압축수단과; 상기 접촉자이 선단부와 함께 제1공간부를 형성하고 전류가 차단되었을 때, 상기 가스압축 수단에 의해 압축된 가스를 통과시키 위한 제1오리피스를 포함하는 접촉방지를 위한 노즐에 있어서; 상기 노즐은, 상기 접촉자와 함께 제2공간부를 형성하고 상기 제1오리피스를 통과한 가스를 통과시키기 위한 제2오리피스와; 상기 제1오리피스와 상기 제2오리피스 사이에 형성되어 있고, 내경이 상기 제1오리피스의 내경과 상기 제2오리피스의 내경보다 크게 형성되어 있는 챔버와; 상기 제1오리피스를 통과하지 않고 상기 챔버에 압축가스의 일부가 공급되게 하는 최소한 하나의 압축가스 통로를 포함하며; 상기 압축가스통로를 통하여 상기 챔버에 공급된 압축가스가 상기 접촉자의 선단부와 상기 제1오리피스에 의해 형성된 상기 제1공간부에 흘러들어가게 하도록 한 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 챔버가 상기 접촉자와 상기 압축가스통로를 마주 대하는 반사면을 포함하고, 상기 가스흐름을 상기 압축가스 통로로부터 상기 접촉자 쪽으로 향하도록 한 노즐.
3. 제1항에 있어서, 상기 압축가스통로가 상기 제1오리피스의 방사상 주위에 배치된 최소한 하나의 동공부인 노즐.
4. 제1항에 있어서, 상기 압축가스통로가 상기 제1오리피스의 방사상 외측으로 펼쳐진 최소한 하나의 슬릿인 노즐.
5. 제1항 따른 노즐에 있어서, 상기 접촉자와 함께 제3공간부를 형성하고 상기 제2오리피스를 통과한 가스를 통과시키기 위한 제3오리피스와; 상기 제2오리피스와 제3오리피스 사이에 형성되어 있고 내경이 제2오리피스의 내경과 제3오리피스의 내경보다 큰 제2챔버를 포함하는 노즐.
6. 제5항에 따른 노즐에 있어서, 상기 제1오리피스와 상기 제2오리피스를 통과함이 없이 상기 제2챔버에 압축가스의 일부가 공급되게 하는 최소한 하나의 제2압축가스 통로를 포함하며, 상기 제2압축가스 통로를 통하여 상기 제2챔버에 공급된 압축가스가 상기 접촉자의 선단부와 상기 제2오리피스에 의해 형성된 공간부로 흘러들어가게 하도록 하는 노즐.
7. 제5항에 따른 노즐에 있어서, 상기 챔버와 상기 제2챔버를 교통하도록 하는 최소한 하나의 제2압축가스 통로를 포함하는 노즐.
8. 제2항에 따른 노즐에 있어서, 상기 챔버가 상기 반사면과 상기 제1오리피스 사이에 상기 접촉자의 길이표면으로 전체적으로 평행하게 펼쳐진 면을 포함하는 노즐.

Images