KR100233727B1

KR100233727B1 - 스윗치 액츄에이터

Info

Publication number: KR100233727B1
Application number: KR1019960070208A
Authority: KR
Inventors: 바트리 스미스 로이드
Original assignee: .; 아메레이스 코포레이션; 제리 크로넨버그; 베츠 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1999-12-01
Also published as: BR9606160A; DE69620131T2; CA2192136C; DE69620131D1; TW373205B; MX9606693A; AU7188296A; BR9606160B1; EP0782161A2; CA2192136A1; EP0782161B1; CN1156892A; JPH09190746A; AU683279B2; US5717185A; JP3038159B2; EP0782161A3; KR970051596A; CN1071927C

Abstract

고전압스윗치용 액츄에이터는 벨크랭크와 프레임에 피봇팅설치되고 또한 개폐스프링에 의해 서로간에 연결되는 록커를 가진다. 이 벨크랭크는 고전압스윗치의 가동가능한 액츄에이팅엘레멘트에 연결된다. 스윗치가 닫혀있는 동안, 캣치부는 작업자가 닫힌위치를 향해 록커를 피봇팅하는 한편 열림위치에서 벨크랭크를 보지하므로써 닫음스프링을 펼치며 또한 에너지를 그속에 저장하며, 또한, 열림스프링이 느슨하게 되도록 한다. 록커가 닫음걸쇠벗김위치에 이르면, 벨크랭크는 풀려지고 그 닫음위치를 향하여 신속히 움직여서 스윗치를 닫게 된다. 열림작용도 이와 유사하다. 이 벨크랭크와 록커는 스프링을 조합되어 집어넣는 통로를 만들어 준다.

Description

스윗치 액츄에이터

제1도는 스위치의 일부를 부분단면도로 나타낸 것이다.

제2도는 제1도의 스위치와 조립된 본 발명상의 일실시예에 따라 액츄에이터를 나타내는 일부 다이아그램상의 평면도이다.

제3도는 제2도의 액츄에이터의 다이아그램상의 정면도.

제4도 내지 제6도는 제3도에 유사하나 단 서로 다른 작업위치에서 액츄에이터를 나타내었다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 12,52 : 보어공

14 : 축 16 : 고정단부

22 : 부슁 24 : 보어공

26 : 다이아프램 30 : 중앙부

32 : 삽입재 36 : 강화엘레멘트

40 : 고정단지지벽 42 : 외부지지체

46 : 지지벽(buttres) 56 : 나사부맞춤

58 : 송전엘레멘트 60 : 접촉부앗셈블리

62 : 병(bottle) 66 : 작업단봉함체

72 : 작업엘레멘트 74 : 스터브단자부(stub terminal)

80 : 충전재 46 : 제1단자

88 : 제2단자 92 : 스트레스제거엘레멘트

98 : 링크 100 : 접촉부

108 : 액츄에이팅엘레멘트 120 : 구동앗셈블리

124 : 구동프레임 126 : 메카니즘기구

129 : 칼라 134 : 벨크랭크엘레멘트

135,137 : 핀

본 발명은 통상 전력시스템에 이용하는 스위치용 액츄에이터(actuators for switchs)에 관한 것이다.

전력회로와 시스템용 저압분위기 또는 진공형회로 인터랍터(vacuum type circuit interrupters)를 가진 고전압 스위치 앗셈블리는 미국특허 4.568.804호, 3.955.167호 및 3.471.669호에 잘 알려져 있다. 또한, 캡슐화한 진공형스위치나 회로용 브레이커(circuit breakers)도 미국특허 제 3.812.314호 및 2.870.298호에 잘 알려져 있다.

이러한 스위칭앗셈블리와 회로용 브레이커에도 한 쌍의 공동동작 접촉부(coacting contacts)가 있는데, 하나는 고정된 것이고, 다른 하나는 가동가능한 것으로, 전류의 흐름을 제어하고 간섭하는데 이용한다. 이 접촉부는 비교적 깨지기 쉬운 유리, 세라믹하우징, 그리고 통상 “병”이라 불리우는 제품도 포함하는 개념으로서의 제어된 분위기 접촉앗셈블리에서 주어진다. 이 접촉부는 병의 안에 하우징되어 씌워진다. 그리고 금속제 벨로우즈(metal bellows) 접촉부는 벨로우즈, 즉 허파 또는 기체를 담은 부분의 안쪽과 연결된다. 이 벨로우즈의 바깥쪽에 부착된 것은 작업로드로서 병의 안쪽의 가동가능한 접촉부를 이동시킨다. 병의 안쪽 내부는 공기나 다른 기체와 같은 제어된 분위기하에 두어 그것도 낮은 저압하에서 접촉부가 열리거나 닫힐 때 아크발생(arcing)에 의해 일어나는 손상으로부터 접촉부를 보호하도록 한다. 이 병의 유리나 세라믹벽은 내침투성의 봉함물(permeation-resistant enclosures)을 제공하므로써 장치수명을 위한 제어분위기를 유지할 수 있게 해준다. 그러나 이와 같은 제어분위기가 채용되는 곳이라 하더라도, 접촉부는 아크발생을 최소화할 수 있도록 신속히 한군데에서 다른데로 향하여 움직여야 한다.

상기 움직임을 부여하기 위해 이용되는 액츄에이터는 여러 가지 조건을 만족시켜야 한다. 이 액츄에이터는 마찰과 관성(inertia)을 극복하기 위해 또한 접촉부를 안전히 닫기 위해 충분한 힘으로, 미리 예측할 수 있고 반복가능한 방법으로 스위치의 가동접촉부(movable contact)를 움직인다. 그러나, 액츄에이터의 동작범위는 제한되고 미리 예측가능하게 되므로써, 액츄에이터는 스위치의 다른 구성품을 손상하지 않게 할 수 있다. 전기 실용시스템에서의 고전압스위치는 여러해 동안 열리거나 닫힌 상태로 남는 일이 있는데 따라서, 액츄에터는 현장작업원이 활동할 때, 심지어 몇 년 동안 앉아 아무것도 안하더라고 신뢰성을 가진 기능을 발휘하여야 한다. 또한 이 액츄에이터는 극한적인 온도, 물 및 주변환경오염에 노출되더라도 이를 견뎌내어야 한다. 그리고 반복작업에 견뎌야 하며, 경제적인 적정코스트로 제조할 수 있어야 하고, 이는 또한 조밀해서 스위치의 다른 엘레멘트에 이용되는 하우징과 경쟁할 수 있어야 한다. 이들 특징들은 특히 액츄에이터가 지하 배전용으로 사용되는 경우에는 매우 중요하다.

미국 특허 제 3.471.669(‘669) 호는 그러한 지하용 스위치를 제공하기 위한 시도를 하고 있다. 이 스위치는 ‘669특허에 의하면 저압 또는 진공형 제어분위기 접촉부 앗셈블리를 포함구성한다. 이 공동작동접촉용 접촉부 앗셈블리는 외부에 관한 공간을 둔 강화용로드를 공간을 띄어 갖추고 있고, 또한 접지를 위한 전기전도성 피복체로 피복되는 통상 방수가능한 탄성쟈켓에서 직접 미봉되어 있다. 순간 작동스프링 및 토글 앗셈블리(A snap acting spring and toggle assembly)는 쟈켓의 안쪽에 배치되고, 접촉앗셈블리의 작업로드에 연결된다. 유전재료의 회전샤프트는 쟈켓의 바깥쪽으로부터 토글앗셈블리쪽으로 뻗는다. 샤프트의 회전은 스프링과 토글을 접촉부로 움직여서 회로를 열고 닫는다. 그러나, ‘669 특허에 기재되어 있는 스위치는 종래기술에 널리 적용되고 있지 못하다. 오돔 등이 보고한 지하배전용 진공구역화 스위치의 캡슐화에 대한 개발 및 시험(Development and Testing of Encapsulated Vacuum Sectionalizing Switch for underground Distribution : IEEE 간행, 발행 날짜미상) 보고서에 의하면, 열과 압력으로 가류처리된 탄성고무재는 ‘669특허에서 나타나있는 스윗치 설계 및 제조공정으로는 하우징을 성형하는데 사용될 수 없다고 하고 있다.

열과 압력으로 가류처리한 어떤 탄성고무재는 지하전력시스템용 절연재로 특히 유용하다. 예컨데 EPDM (에틸렌 프로필렌 디에네 모노머)와 같은 탄성고무재는 오존과 코로나 방전에 대한 우수한 내성 및 기타 다른 유용한 성질과 가진 고유전강도를 겸하고 있다. EPDM 과 같이 열과 압력으로 모울딩되고 가류처리된 탄성고무재는 다른 지하 배전시스템에 사용되는 하우징용 구조재료로 이미 널리 사용되어 왔다.

공동출원되고 양도된 글렌제이 루찌명의의 미국특허출원 “고정압스위치” (“루찌 특허출원”이라 함) 에서는 여기에서 참고로 인용하였지만, 고전압회로용 캡슐화된 스위치 관련내용이 개시되어 있다. 이 루찌 특허출원상의 스위치관련 실시예를 보면, 탄성고무재로 만든 하우징, 이 하우징에 배치되는 통상 속이 빈 관상의 유전성 강화 엘레멘트와 속이 빈 강화 엘레멘트안에 배치되는 고정 및 가동접촉부를 가진 병(bottle)을 갖는 접촉앗셈블리와 하우징의 탄성고무재와 긴밀한 접촉을 갖는다는 내용이 들어있다. 이 스위치는 또한 병과 속이 빈 강화엘레멘트사이에 하우징의 탄성고무재와 다른 충전재를 또한 포함구성한다. 이 강화엘레멘트와 충전재는 하우징을 모울딩할 때 필요로 하는 조건들로부터 깨지기 쉬운 접촉앗셈블리를 효과적으로 분리해내고, 한편으로는 공동이 없는 유전성 조직을 제공한다.

루찌 특허출원의 바람직한 실시예상의 스위치에는 하우징외부로부터 근접가능하고 가동접촉부에 링크연결되는 액츄에이팅엘레멘트가 포함구성된다. 따라서 이 하우징은 그 속을 통해 뻗는 액츄에이팅엘레멘트를 가진 유연한 다이아프램을 포함구성한다. 이 스위치는 또한 액츄에이팅엘레멘트를 강제적으로 움직이는 구동장치(driver) 또는 액츄에이터를 포함구성한다.

본 발명상의 하나의 특징은 고전압스위치와 사용하기에 적합한 액츄에이터를 공급하는 것이고, 루찌 특허출원 및 기타에서 밝히고 있는 스위치도 포함하여 사용할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명상의 특징에 따른 액츄에이터는 벨크랭크 피봇축(bellcrank pivot axis)와 벨크랭크 피봇축에 평행한 요동 피봇축(rocker pivot axis)와로 이루어지되 단, 그 뒤로 공간을 띈 구동장치 프레임(driver frame)을 포함구성한다. 벨크랭크는 개폐위치사이의 벨크랭크 피봇축주위로 피봇팅운동(pivoting movement)용 프레임에 설치된다. 이 벨크랭크는 열림측 부착포인트와 닫힘측 부착포인트(closing-side attachment point)를 갖는다. 록커(rocker)는 완전히 개방된 위치와 완전히 닫힌 위치사이에서 록커 피봇축주위로 피봇팅운동을 위한 프레임에 설치된다. 이 록커는 열림측 부착포인트와 닫힘측 부착포인트를 가진다.

열림측 스프링(An opening-side spring)은 록커의 열림측 부착포인트와 벨크랭크사이에서 연결되고, 닫힘측스프링은 닫힘측 부착포인트와 벨크랭크사이에서 연결된다. 이 부착포인트는 열림측스프링이 벨크랭크가 그 닫힘위치에 남아 있게 되는 동안 완전개방위치를 향하여 록커가 움직일 때 스트레스 받은 조건으로 변형되도록 정렬된다. 그 반면, 닫힘측스프링은 록커가 열림위치에 남아 있게 되는 벨크랭크로 충분히 닫힌 조건으로 향하여 움직일 때 스트레스 받은 조건으로 변형된다.

열림측 캣치(opening-side catch)는 벨크랭크가 닫힌 위치에 있을 때, 그리고 닫힘측 캣치는 벨크랭크가 열림위치에 있을 때 닫히는 피봇움직임(closing pivotal movement)에 대하여 벨크랭크를 제한한다. 이 액츄에이터는 또한, 록커가 열림운동중에 완전개방위치에 가까운 걸쇠벗긴 열림위치에 도달될 때 열림측 캣치를 탈계합시키고 (disengaging opening-side catch) 그리고 록커가 닫힘운동중에 완전폐색위치에 가까운 걸쇠벗긴 닫힘위치(closing unlatch position)에 도달될 때 닫힘측 캣치를 탈계합시키기 위한 캣치풀림기구(catch release means)를 포함구성한다. 액츄에이터는 또한 고전압스위치 몸체에 프레임을 연결하고 스위치의 액츄에이팅엘레멘트에 벨크랭크를 연결하기 위한 탑재기구(mounting means)를 포함구성한다. 사용자는 록커를 피봇팅하므로써 스위치를 활성화, 즉 동작시킨다. 록커가 닫음운동(closing movement)에서 피봇팅되면, 닫힘측 스피링은 변형되고 록커가 닫힘 걸쇠벗김위치에 도달할 때까지 그리고 닫힘측 캣치가 벗겨질 때 까지 에너지는 그속에 저장된다. 이 때, 닫힘측스프링은 그 닫힘위치를 향하여 피봇팅움직임에서 벨크랭크를 구동하고 닫힘위치를 향하여 속히 스위치의 액츄에이팅엘레멘트를 구동한다. 록커가 열림운동으로 피봇팅되면, 열림측 스프링은 변형되고, 에너지는 열림측캣치가 탈계합됨에 따라 여기에서 열림걸쇠 벗김위치(opening unlatch position)에 이를 때까지, 그리고 열림측 스프링이 그 열림위치를 향하여 피봇팅움직임으로 벨크랭크를 구동할 때까지, 이에 따라, 스위치의 활성화 엘레멘트를 닫힘위치를 향하여 속히 구동하도록 될 때까지 에너지는 저장된다. 개폐작업중에는, 구성부분 또는 구성품의 불활성(inertia)과, 특히 벨크랭크의 불활성은 기구의 속도를 제한하는데 도움을 준다. 이와 같이, 스프링은 액츄에이터 그 자체 또는 스위치에서 어떠한 결합이라도 이를 극복하는데 충분한 힘을 가질 수 있으므로써 신뢰성을 가진 작업을 보증할 수 있게 하고, 이는 그러한 결합이나 결속이 일어나지 않더라고 기구가 파괴적인 속도에 이드도록 만들지 않아도 가능하다. 구성품의 불활성은 스프링의 축적된 에너지를 개폐운동에 배분하는데 도움을 준다. 각 열림 또는 닫음운동의 개시중에는, 운동을 구동하는 스프링은 그 충분히 변형된 조건으로부터 바로 느슨해지기 시작하고, 따라서 최대구동력을 제고하게된다. 운동이 계속되면, 스프링의 에너지가 가동구성품의 동적에너지로 전환하게 된다. 스트로크(stroke)의 후반부에서, 스프링은 부분적으로 이완되고 이에 따라 보다 적은 구동력을 가져다 주게 된다. 그러나, 가동구성품에서 저장되어 있는 동적에너지는 스트로크의 이 후반부중의 운동을 이끌어 내는데 도움을 준다. 이는 필요한 것보다 더욱 작은 스프링으로도 신뢰성 있는 작업을 할 수 있게 하고 이에 따라 기구(mechanism)를 조밀하게 해주는데 도움을 준다.

바람직스럽게도, 구성품은 열림측 스프링이 벨크랭크가 그 열림위치로 움직이는 동안 충분히 이완해지지 않도록 정렬되고, 그 반면 닫힘측스프링은 그 닫힘위치로 벨크랭크가 움직이는 동안 충분히 느슨해지지 않는다. 따라서, 스프링중의 하나의 움직임의 끝에 이르기까지 열림 또는 닫힘 운동을 벨크랭크를 계속 구동한다 ; 즉, 벨크랭크와 이에 연결된 다른 구성품은 이들의 작동부를 통해 활주할 필요가 없다. 이는 기구가 움직임의 끝이전에서 저지하지 못하도록 보증하도록 도와 준다.

가장 바람직스러운 것은, 벨크랭크와 록커의 열림측 부착점(opening-side attachment point)은 벨크랭크 피봇축과 록커 피봇축(rocker pivot axis), 평면의 열림측으로 불리우는 것으로 이루어지는 평면의 한쪽에 배치된다. 그 반면, 벨크랭크와 록커의 닫힘측 부착점은 반대편상에 배치되고, 평면의 닫힘측상에 배치된다. 벨크랭크의 열림측부착점은 벨크랭크의 열림운동중 뒤로 향해 움직인다. 그 반면 닫힘측 부착점은 벨크랭크의 닫힘움직임중에 뒤로 향해 움직인다. 록커의 닫힘측 부착점은 충분히 닫힌 위치를 향하여 피봇팅움직임중에 뒤로 향하여 움직인다. 그 반면, 열림측 부착점은 충분히 닫힌 위치를 향하여 록커의 움직임을 봇팅시키는 도중 뒤로 향하여 움직인다. 따라서, 닫힘측 및 열림측 스프링은 인장스프링으로 되는데, 예컨데, 단단한 코일 스프링이 그것이다. 벨크랭크가 캣치중 하나로 제한되면, 록커는 움직이고, 스프링의 하나는 뻗게 되고 다른 스프링은 이완된다. 가장 바람직한 것은, 벨크랭크에는 서로간에 떨어져 있는 한쌍의 엘레멘트가 구성되고, 또한 록커에는 서로간에 떨어져 있는 한쌍의 엘레멘트가 피봇축에 평행한 방향으로 구성된다. 벨크랭크의 엘레멘트와 록커의 엘레멘트는 평면의 닫힘측과 열림측상에서의 닫힘측 통로(closing-side channel)와 열림측 통로(opening-side channel)로 조화되어 이루어진다. 이 배열을 특히 조밀한 앗셈블리를 부여한다. 더욱이, 록커와 벨크랭크의 엘레멘트는 벨크랭크의 신속히 움직이는 동안 스프링을 안내하고 탄력가지게 한다.

이 스프링이 느슨할 때에는 각 스프링을 안내하고 탄력을 가지게 하는 것은 특히 중요하다. 다시 말해, 열림측 스프링은 닫힘측스프링에 또는 반대측 스프링에 의해 추진되는 벨크랭크의 닫힘운동중에는 안내 되어야 한다. 벨크랭크와 록커의 엘레멘트는 록커가 열림 걸쇠 벗김위치에 있게 되고 벨크랭크가 상기 닫힌 위치에 있게 되면 서로 내부교차되어 열림측 통로를 제한하는 거의 연속적인 벽을 형성한다. 이와같이 연속적인 벽은 상기 벨크랭크의 닫힘운동중에 스프링 개방을 제한하고 상기 벨크랭크의 열림운동중 닫힘 스프링을 제한한다.

탑재기구는 스위치의 액츄에이팅엘레멘트의 움직임과 벨크랭크의 움직임사이에서 불균일 비율(nonuniform ration)를 주도록 스위치의 액츄에이팅엘레멘트에 벨크랭크를 연결하기 위한 불균일연결구(nonuniform linkage means)를 구성한다. 바람직스럽게도, 벨크랭크의 각각의 움직임의 증가는 바람직스럽게도 벨크랭크가 그 열림위치에 인접될 때는 액츄에이팅엘레멘트에 비교적 큰 움직임을 만들어 주고 벨크랭크가 그 닫힘위치에 인접될 때는 액츄에이팅엘레멘트에 비교적 작은 움직임을 만들어 준다. 이는 벨크랭크가 충격을 최소화하도록 적절한 닫힘속도로 단, 틀림없이 닫히도록 큰 힘으로 움직이는 접촉부에 좌착되도록 해준다. 불균일 연결기구는 벨크랭크와 프레임에 서로간에 다수 링크연결되게 하므로써 벨크랭크, 프레임과 4개의 바아 연결(four-bar linkage)을 조화롭게 만들어준다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 통상의 지식을 가진자가 첨부도면과 아래의 설명으로 충분히 보다 잘 이해될 것이다. 제1도에 나타나 있는 스위치는 고전압스위치로서 전술한 루찌출원에서 설명되어 있는 그림이다. 스위치 자체의 구조는 본 발명의 어떤 부분도 형성하는 것은 아니다. 여기에서는 오로지 완전히 설정되어 있다. 장치에 관해 이 실시예에서 사용되는 용어 “고전압”이라 함은 약 3KV 의 정규시스템에서 작업하기에 알맞은 장치를 말한다. 따라서, 용어 “고전압”에는 약 3KV ~ 약 38KV 의 정규전압에서 작업하는 시스템에서와 같이 전기 이용서비스에 사용하기에 적합한 장치를 통상 “배전(distribution)” 이라 부르는 시스템을 포함구성하고 또한 약 38KV 이상의 공칭전압에서 작업하는 “송전” 시스템에서의 사용을 위한 장비를 포함구성한다. 이 스위치에는 열과 압력하에 가류처리되는 유전성 탄성 고무로부터 형성되는 하우징 10이 포함구성된다. 예컨데 에틸렌프로필렌 디에네 모노머(EPDM) 탄성고무 등의 유전성재료가 그것이다. 이 하우징은 축(axis) 14에 평행한 단부방향으로 뻗는 늘어난 보어공 12으로 이루어진다. 이 하우징은 고정단 16, 제2반대편 단부 18, 여기에서는 작업단부로 불리우는 단부를 갖는다. 아래에서 말하는 이유로, 고정단부 16를 따라 축 14에 평행한 방향은 여기에서는 닫음단부방향(closing endwise direction)으로 불리우고, 그 반면, 작업단부 18를 향하는 반대편 단부방향은 열림단부방향이라 불리운다. 이 하우징은 고정단에서 테이퍼진 부슁 20과 또한 단부축에 수직으로 뻗는 데이퍼진 부슁 22으로 이루어진다. 부슁 22은 축 14에 수직되는 방향으로 보어공 12로 부슁 22을 통해 뻗는 관상의 금속전류-이송 엘레멘트로 이루어진다. 테이퍼진 부슁 20과 작업단부 18사이에 배치되는 하우징 10의 부분에는 일반적으로 원통형의 외표면을 가지므로써 이 역에서의 하우징의 벽이 일반적으로 원통형튜브의 형태를 이루고 있다.

하우징 10에는 또한 하우징의 다른 부분과 일체로 형성되는 다이아프램 26이 있다. 다이아프램 26에는 관상의 하우징벽을 접속하는 주위부분을 갖고, 주위부와 중앙부사이의 환상의 회선부(convolution) 28과 하우징의 축 14에 인접된 중앙부 30를 갖는다. 따라서, 다이아프램의 주변부가 하우징벽에 고정되어 있다 해도, 중앙부 30는 회선부 28의 굴곡에 따라 하우징의 나머지부위에 관하여 움직이는데 자유롭다.

다이아프램 26은 충분한 전압에 견디는 용량을 갖기에 충분할 정도로 두껍다. 다시 말해, 다이아프램 26의 두께는 다이아프램이 스위치의 송전엘레멘트와 서비스 또는 잘못된 조건중의 접지와의 사이에 주어지는 최대전압에 견딜 수 있도록 선택된다. 예를 들면, 정규의 25KV 상-에서-상으로 작업하도록 설계된 스위치의 경우, 이 다이아프램과 다른 부분은 충분한 전압에 견딜 수 있도록 적어도 약 14.4KV 에 계속적으로 견디도록 해야 한다.

이 하우징은 전기 전도성 삽입구(electrically conductive insert) 32로 주어지는데, 이는 하우징의 나머지 부분에 사용되는 동일 탄성고무와 카본블랙과 같은 전기 전도성 재료의 혼합물로부터 형성된다. 삽입구 32는 다이아프램 26으로부터 보어공 24을 넘는 지점 까지 보어공 12의 내벽을 덮는다. 삽입구 32는 또한 다이아프램 26의 내면을 따라 짧은 거리만큼 둥글게 안쪽으로 뻗는다. 이 삽입구는 또한 송전엘레멘트(Current-carrying element) 58의 바깥쪽을 따라 뻗는 짧은 관상의 단면 33을 갖는다.

딱딱하고 관상으로 된 강화엘레멘트 36가 하우징 10과 보어공 12의 거의 전길이로 뻗는다. 강화엘레메트 36는 섬유강화 열가소성 중합체와 고강도 중합체와 같은 물리적으로 높은 강도를 가진 유전성 재료(dielectric material)로부터 형성된다. 사용가능한 재료들중에는 섬유유리강화 에폭시, 폴리아마이드, 염화 폴리비닐 그리고 초고분자량을 가진 폴리에텔렌 재료들이 있다. 이 강화엘레멘트는 고정단부 16를 향하여 대면해 있는 환상의 어깨부 38를 구비 하고 있다. 이 어깨부 38는 고정단부 16를 향하여 닫힘단부방향(closing endwise direction)으로 면해 있다. 강화엘레멘트 36는 고정단부 16에서 원추형부 20의 선단을 약간 넘어 침투한다. 이 강화엘레멘트에는 장치의 고정단부에서 내부나사부 40가 있다. 또한 강화엘레멘트에는 부슁 24의 보어공(bore)과 정렬되는 구멍(hole) 37이 있다.

관상의 외부지지엘레멘트 42는 작업단부 18에 인접된 하우징의 역에서 하우징 10의 외부면위에 가깝게 놓인다. 이 외부지지체는 하우징의 작업단부 18를 넘어 작업단부방향으로 뻗는다. 외부지지엘레멘트 42는 딱딱하고 전기전도성재료, 예컨데 스텐레스강이나 기타 다른 금속과 같은 재료로 만들어진다. 부슁 22은 외부지지체에서 구멍 46을 통해 하우징으로부터 뻗는다.

외부지지체 42는 조밀하고, 공동이 없는 하우징 10의 바깥쪽과의 접촉부로 되고, 하우징의 유전성탄성고무에 견고히 결합된다. 이와같이 반도체라이닝 32은 조밀하게 유전성탄성고무에 결합된다. 강화엘레멘트 36는 그 길이로 되는 한부분을 넘어 삽입구 32를 가진 공동없는 조밀한 접촉부로 되고, 그 길이로 되는 나머지 부위위로 하우징의 유전성탄성고무를 가진 그리고 작업단부 18에 인접되는 접촉부로 된다.

이들 구성부분들은 삽입구 모울딩(insert molding)에 의해 구조화 된다. 이와 같이 하여, 강화엘레멘트 36는 코어로 통상 불리워지는 내부 만드렐상에 위치된다. 이 코어와 강화 엘레멘트는 모울드 캐비티홈내에 배치된다. 이 코어는 회선부 28에 해당되는 그루브홈과 대면되는 면을 가진다. 또 하나의 코어는 강화엘레멘트에 있는 구멍 37을 통해 뻗는다. 탄성 고무와 카본의 혼합물을 강화엘레멘트와 코어주위의 모울드안으로 주입되고 열과 압력하에 성형되어 삽입구(insert)를 형성하게 된다. 이 앗셈블리는 다음 하우징 10의 형태를 가진 서로 다른 모울드로 넘어간다. 외부지지엘레멘트 또한 모울드내에서 배치되고, 이에 따라 삽입구, 강화엘레멘트와 그속에 들어 있는 코어는 외부지지엘레멘트안에 배치된다. 송전엘레멘트 58는 또한 모울드내에 위치된다. 유전성 탄성고무는 다음 강화엘레멘트와 삽입구 주위로 또한, 외부지지엘레멘트 42내에서 모울드속으로 주입된다. 이 탄성고무는 EPDM의 국부화에 정상적으로 채용되는 조건을 이용하여 열과 압력하에 유진된다. 접착을 촉진하기 위해, 외부지지엘레멘트 42의 내부면과, 강화엘레멘트 36의 외부면은 종래의 접착촉진제로 처리된다. 이 모울딩공정은 영구적인 공동없는 지지엘레멘트의 조립체, 삽입구, 유전성 탄성고무 하우징과 외부지지엘레멘트를 형성한다. 이 서브 앗셈블리(sub-assembly)는 다음 아래에서 설명할 다른 구성부분과 조립된다.

스위치는 작업단지지벽 46을 또한 포함구성한다. 이 작업단지지벽은 통상 구리 또는 구리합금으로 된 금속제 전기전도재로부터 형성된다. 이 작업단지지벽은 강화엘레멘트의 어깨부 38과 계지되는 그리고 장치의 작업단부를 향해 면해있는 제1면 48을 갖는다. 이 작업단지지벽은 또한 고정단부 16를 향해 면해있는 제2면 50을 갖는다. 보어공 52은 작업 단지지벽을 통해 뻗고 그리고 하우징과 강화엘레멘트의 축 14과 실질적으로 동축관계에 있다. 보어공 52은 확대된 단면 54을 갖는다. 이 작업단지지벽은 또한 나사가공된 맞춤부(threaded fitting) 56를 갖는다. 볼트 57는 송전엘레멘트 58 내에 배치되고 나사가공된 맞춤부 56에 계합된다. 아래에 추가로 설명하겠지만, 작업단지지벽은 스위치를 통해 전류통로용 단자로서의 역할을 한다. 이 볼트 57는 송전엘레멘트 58와 지지벽 46사이에서 전기적 연속성을 유지해준다.

접촉앗셈블리 60는 작업단지지벽 46과 장치의 고정단 16사이에 배치된다. 접촉앗셈블리 60에는 병의 한 쪽 끝에 배치된 금속제 고정단 봉함체(fixed end enclosure) 64를 가진 관상의 세라믹병이 포함되고, 또한 반대편 병의 작업단부에 배치된 작업단 봉함체 66가 포함된다. 고정접촉부 68는 병 62속으로 돌출하고 고정단 봉함체 64에 설치되는데, 그 반면 가동 또는 작업단 접촉부 70는 작업단 봉함체 66의 풀무(bellow) 부분에 설치된다. 이 앗셈블리는 또한 가동접촉부의 연장부를 형성하는 풀무 66의 바깥쪽에 배치된 로드 형상의 작업엘레멘트 72를 포함구성한다. 이와같이 하여 나사가공된 고정단 스터브 접촉부(threaded fixed end stub contact) 74는 고정단접촉부 68와 일체로 형성되고 또한 고정단 봉함체 64를 건너 바깥쪽으로 돌출된다. 이 접촉앗셈블리 60는 또한 접촉부를 둘러싸는 금속제 가리개(metallic shield) 76를 포함구성하는데, 이 금속제 가리개는 병 62을 통해 뻗는 금속제 프레임 78으로 하우징내에서 지지된다. 이러한 목적으로, 병 62은 구획지어지고, 또한 양구획은 금속제 프레임에 접속된다. 병 62은 밀봉된다. 따라서, 단부 봉함체 사이의 접합부, 접촉부와 병은 가스로 채워진다.

병 62안의 내부공간은 접촉부를 둘러싸고 조절된 제어분위기를 갖는다. 이 개시예에서 사용하는 용어 “제어분위기”라 하는 것은 정규의 분위기압에서의 공기외의 분위기를 말한다. 가장 바람직한 것은, 병 62안의 분위기는 대기압보다 낮은 압력하에 있다. 분위기 성분은 또한 정규의 공기의 성분과는 다르다. 아크발생억제가스 예컨데 SF6와 같은 가스는 병안에 존재한다. 전체 접촉앗셈블리 60는 여러 가지 발생원으로부터 상업적으로 유용한 형의 종래의 제어분위기 접촉앗셈블리로 되기도 한다. 그러한 접촉앗셈블리의 하나는 뉴욕주 호스헤드의 쿠틀러햄머캄패니로부터 WL-35590로의 지정하에 적용되는 것을 들 수 있다.

병 62의 외경은 강화엘레멘트 36의 내경보다 약간 작게 되므로써 병의 외측과 강화엘레멘트의 내측사이에 환상의 공간을 갖게 한다. 이 환상의 공간은 유전성 충전재(dielectric filler material) 80으로 가득 채워지므로써 병의 외측과 강화엘레멘트의 내측사이의 거의 공동없는 자유계면을 제공해준다. 충전재 80는 하우징 10의 유전성재료와 서로 다른 유전성재료로부터 형성된다. 가장 바람직스럽게도, 유전성 충전재 80는 극한적인 온도와 압력을 가하지 않고도 최종형태를 가져오고 놓을 수 있는 재료이다. 유전성충전재는 거의 기계적 스트레스에 노출되어 있지 않다. 따라서, 충전재는 기계적 스트레스, 마모 등과 같은 것에 견딜 수 있는 능력에 관계없이 선정될 수 있다. 이 충전재는 양호한 유전강도를 가진다. 충전재에는 석유를 기초로 한 그리고 실리콘을 기초로 한 구리스를 포함하고, 실리콘겔과 통상 상온가류(vulcanizing) 또는 “RTB” 탄성고무와 같은 형의 탄성고무와 실리콘겔과 같이 포함구성된다. 충전재와 하우징 10의 고무사이의 경쟁력은 또한 고려되어야 할 사항이다. 석유기재는 EPDM을 부글거리게 하는 경향이 있다. 따라서, 석유기 충전재가 EPDM 하우징으로 채용되면, 충전재는 서비스중 하우징으로부터 따로 떨어져야 한다. 유전성 강화엘레멘트(dielectric reinforcing element)는 그러한 분리를 만들어 준다. 이와 유사하게, 실리콘기 충전재(silicone-based filler)는 실리콘 고무를 부풀게 하는 경향이 있다. 이 충전재는 또한 유유히 고무를 끓게 하거나 다른 폴리머를 부글거리게 하여 만들어진다. 이와같이 해서, 병 62의 바깥쪽과 강화엘레멘트 36의 안쪽사이의 공간은 EPDM 이나 실리콘 고무와 같은 부풀려지는 중합체(swellable polymer)로 느슨하게 메워진다. 이 느슨한 메움은 고체튜브 또는 그래뉼이나 펠렛트 또는 기타 다른 거품이나 스폰지 같은 형태와 같은 것으로 주어진다. 실리콘 고무의 경우 EPDM 이나 실리콘 오일과 같은 광유(석유)와 같이 특히 사용되는 중합체를 부풀릴 수 있는 액체는 공간속으로 유입된다. 이 액체는 중합체를 부풀리고 전체공간을 채우므로써 공동없는 계면을 주게 된다. 이 기술은 다른 전기적 앗셈블리에 있는 공동(void)에 적용된다.

금속조정단 지지벽 82은 강화엘레멘트 36의 나사부 40에 계합괴고 또한 접촉앗셈블리의 고정단봉함체(fixed end closure) 64와 맞물린다. 이 고정단 지지벽은 스티브 접촉부(stub contact) 74를 수납하는 중앙보어공을 가진다. 추가적인 보어공 86은 또한 아래에서 말하는 앗셈블리 공정중에 사용하기 위한 고정단 지지벽에 주어진다. 열림방향에서 고정단 지지벽은 벽 62을 작업단 18을 향하게 하고, 병의 작업단부를 지지하며, 고정단지지벽 46의 제2면 50과 견고히 계지되는 작업단 봉함체 66의 주변 또한 지지한다. 이와같이 병 62은 압력을 가지고 유지한다. 금속제 제2단자 88은 스터브 74에 부착되고, 이에 따라 접촉부의 고정단 68에 부착된다. 이 스위치는 또한 반전도성 탄성고무로부터 성형되는 고정단 전기스트레스 제거 엘레멘트 92로부터 형성되는 고정단 덮개 90를 포함구성한다. 이 고정단 덮개 90는 하우징 10에 위치되므로써 고정단 덮개에서의 내부테이퍼는 하우징의 고정단에서 원추형 좌석 20에 견고히 밀착되므로써 고정단 전기스트레스 제거엘레멘트는 제2단자 88, 스터브단자 74, 고정단지지벽 40과 접촉부앗셈블리의 고정단 봉함체 64를 둘러싼다. 고정단캡은 그 안에 놓여지는 제2의 관상금속제 송전엘레멘트 94를 가진다. 송전엘레멘트에 배치된 볼트 95는 제2단자 88와 나합된다.

링크 98는 작업단지지벽 46의 보어공 52에 슬라이딩 가능하게 수납된다. 링크 98는 접촉부 앗셈블리의 작업엘레멘트 72에 나합되고, 나사부 연결은 나합 엘레멘트를 통해 뻗는핀 (나타나 있지 않음)에 의해 서비스 중의 움직임에 대하여 잠궈진다. 통상 “지붕을 인(louvered)” 접촉부로 불리우는 환상의 접촉부 100는 링크 98를 둥그렇게 원을 그린다. 접촉부 100는 내부 및 외부면에 돌출된다. 이 접촉부 100상의 굴곡돌출부는 지지벽 46과 링크에 닿으므로써 지벽과 링크 사이에서 슬라딩 가능한 전기연결을 이루어낸다. 즉, 접촉앗셈블리 가동접촉부 70는 제1단자 또는 지지벽 46에 전기연결된다. 또한, 땋는 구리줄 (braided copper strap) 과 같은 유연한 금속스트랩은 링크 98와 제1단 지지벽 또는 제1단자 46사이에 연결가능하다. 요크 102는 링크 98에 슬라이딩 라능하게 연계된다. 코일압축스프링 104은 요크 102와 링크 98사이에 배치되므로써 닫음방향에서의 요크의 움직임이 고정단 16을 향해, 제1도의 우측으로, 링크 98에 전달되고 이에 따라서 스프링에 의해 가동접촉부 70에 전달된다. 볼트 106는 링크와 요크에 맞물리므로써 반대편 열림방향(제1도의 좌측) 에서의 움직임은 링크 98에 그리고 볼트 106를 통해 가동접촉부 70에 전달된다. 볼트 106는 스프링 104에 사전부하를 가하므로써 스프링은 항상 압축상태에 있다.

강하고 견고한 유전성재료, 예컨데 에폭시강화유리섬유와 같은 재료로부터 형성된 액츄에이팅엘레멘트 108는 중앙부 30에 있는 다이아프램 26을 통해 뻗는다. 액츄에이팅엘레멘트 108는 고착되고 또한 아이아프램 30의 중앙부에 접착된다. 바람직스럽게도, 액츄에이팅엘레멘트 108는 다이아프램이 형성되면, 액츄에이팅엘레멘트 표면상에 화학접착제로 전술한 삽입-모울딩공정중에, 액츄에이팅엘레멘트 108가 다이아프램속으로 삽입모울딩된다. 화학접착제는 고무모울딩 기술에서는 잘 알려져 있다. 한가지 적합한 화학접착제는 켐록 205라는 등록상표로 판매되고 있다. 이 액츄에이팅엘레멘트 그 자체는, 그리고 액츄에이팅 엘레멘트와 다이아프램사이의 접합은 각기 충분한 전압에 견딜 수 있는 능력을 가져야 한다.

또한, 액츄에이팅엘레멘트는 다이아프램에 조립된다. 이는 액츄에이팅엘레멘트의 직경보다 작은 구멍을 가진 다이아프램을 모울딩하므로써 달성되고 다음 액츄에이팅엘레멘트를 구멍속으로 프레스핏팅하므로써 액츄에이팅엘레멘트의 표면과 다이아프램의 주위부사이의 긴밀한 접착을 형성한다. 액츄에이팅엘레멘트는 다이아프램의 한쪽을 어깨부를, 다른쪽에는 넛트와 와샤와 같은 체결구를 갖는다. 이 체결구와 어깨부는 다이아프램의 중앙부를 압력을 가해 지지하고 또한 다이아프램에 관한 고정위치에서 액츄에이팅엘레멘트를 지지한다. 그와 같은 압축접합은 액츄에이팅엘레멘트와 다이아프램사이에서 고정되고 견고한 계면을 만들어 준다.

액츄에이팅엘레멘트 108는 순간접속연결로 요크 102에 연결된다. 즉, 요크 102는 장치의 작업단부에 가장 가까운 요크의 단부에 있는 구멍을 가지고, 그러한 구멍의 벽에 있는 그루브홈 110을 갖는다. 액츄에이팅엘레멘트 108는 그 주위로 뻗는 주위 그루브홈(circumferential groove) 112을 갖는다. 탄성을 가진 스냅스프링 114은 이들 그루브홈에 계합되므로써 끝부분방향으로의 움직임을 위해 액츄에이팅엘레멘트를 링크에 연결한다.

본 발명상의 하나의 실리예에 따라 액츄에이터 또는 구동앗셈블리 120는 스위치의 다른 엘레멘트에 부착된다. 이 액츄에이터 120에는 스위치의 하우징 10에 설치되는 구동프레임 122을 포함구성한다. 또한, 액츄에이팅엘레멘트 108에 연결되는 가동엘레멘트 124와 개폐방향으로 가동방향을 움직이기 위한 기구 126와를 포함구성하므로써 가동접촉부 70 (제1도)를 움직여 스위치를 개폐한다.

구동프레임 124은 스텐레스강 또는 기타 다른 적절한 내식성금속 또는 재료로부터 형성된다. 구동프레임은 전향단부 형성되는 환상의 칼라 128 및 칼라 129를 갖는다. 칼라 128는 관상의 외부지지엘레멘트 42 (제1도) 내에 맞도록 사이즈 조정된다. 기계스크류 130는 칼라 128를 지지하고 이에 따라 구동프레임 122을 지지하는데, 이는 외부지지엘레멘트에 관한 조립위치에서 그리고 탄성고무하우징 10에 관하여 행한다. 또한 원통형하우징 131 (제2도) 은 칼라 129를 맞추고 구동기기의 기구를 덮는다. 하우징 131의 작은 부분만이 제2도에 나타나 있다. 나머지는 명쾌한 도시를 위해 제거하였다. 또한 덮개 131 제 3-6도에서 생략하였다.

구동프레임 122 및 칼라 128는 하우징 10의 작업단 18에 인접배치된다. 액츄에이팅엘레멘트 108의 외단부는 칼라앗셈블리 128를 통해 구동프레임 122에 뻗는다. 여기에서 액츄에이팅엘레멘트는 나사연결과 같은 조정가능한 연결에 의해 구동앗셈블리의 가동엘레멘트 124에 연결되고, 조정용 잠금을 위해 핀 또는 다른 적절한 잠금장치 (locking device)를 제공한다.

구동프레임 122에는 한쌍의 판 130, 132 (제2도)을 갖는다. 한쌍의 벨크랭크엘레멘트 134a와 134b는 판 130사이로 뻗는 벨크랭크샤프트 138위에 설치되므로써 벨크랭크엘레멘트는 샤프트 138에 맞추어 벨크랭크축 주위 프레임에 관하여 피봇팅된다. 벨크랭크엘레멘트 138는 그들사이로 뻗는 판 139으로 서로간에 견고히 연결된다. 열림측핀 135과 닫힘측핀 137은 반대편측상의 기구의 전향단부에 인접하는 벨크랭크엘레멘트 134 사이로 뻗는다. 또한 아래에 설명하는 바와 같이, 핀 135, 137은 스프링을 벨크랭크는 연결하기 위한 부착 포인트를 형성한다. 제3-6도에서 잘 나타나 있는 바와 같이, 각 벨크랭크엘레멘트는 놋치(notch) 140를 그 안에 둔 원호상의 표면을 갖는다.

작업샤프트 142는 베아링 (도시 안됨) 에 있는 판 130, 132를 통해 뻗어서 작업샤프트가 구동프레임에 관하여 회전 가능하게 한다. 작업샤프트 142는 작업핸들 145에 의해 계합을 위해 한 끝에서 다각형의 머리부 144를 갖는다. 한 쌍의 캠프레이트 146는 작업샤프트 142에 고정설치된다. 이 캠프레이트 146는 록커(rocker)를 구성한다. 이 록커는 샤프트 142에 일치되는 록커축에 관하여 프레임 122에 관한 피봇팅 움직임을 위한 샤프트 142에 의해 설치된다. 록커축 142은 벨크랭크축 138에 뒷방향으로 단 평행하게 배치되므로써 이 축은 조합되어 스위치의 중앙축 14에 일치되는 통상의 평면을 이룬다. 참고에 편리하도록, 이 평면의 한쪽에 역 (제2-6도에서의 상기 축 14와 평면위로) 이 평면의 열림측에 놓여 있게 되는데, 그 반면 반대편상의 역(region)은 제2-6도에서와 같이 평면 및 축 14아래에, 평면의 닫힘측상에 누워 있게 된다.

록커의 각 캠프레이트 (cam plate)는 앞쩍 방향으로 뻗는 한 쌍의 주돌출부 148, 150(제4도)를 갖고, 이는 뒷 방향으로 뻗는 칼라 128와 한 쌍의 캣치면 152, 154(제3도 및 제4도)를 향한다. 제2도 및 제3도에서 보는 바와 같이, 캠프레이트 146의 열림측면 돌출부 148는 제2도 및 제3도에서 도시된 닫힘위치에 있을 때 벨크랭크의 엘레멘트 134사이로 뻗는다. 닫힘측돌출부 150는 기구가 제5도에서 보는 바와 같이 열림위치에 있을 때 벨크랭크엘레멘트사이로 이와 유사하게 뻗는다. 열림측핀 또는 부착포인트 153는 프레이트의 열림측돌출부에 인접하여, 통상의 평면 14의 열림측상에 록커의 캠프레이트 146사이로 벋는다. 닫힘측 핀이나 부착된 155은 닫힘측 돌출부 150에 인접된 록커 146의 캠프레이트사이로 뻗는다.

열림측 주 스프링 (Opening side main spring) 156은 벨크랭크의 열림측 핀 135과 캠 146의 열림측핀 153의 사이로 뻗는다. 제2도에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 열림측 스프링 156은 크고, 강한 스프링으로 되어 있는데 이는 캠프레이트의 돌출부들 사이의 공간과 벨크랭크 엘레멘트사이의 공간을 거의 점유한다. 또한, 스프링 156의 루-프는 핀으로 계지되어 있고 핀 자체보다 매우 큰 안쪽 칫수를 가진다. 유사한 닫힘측스프링 158은 닫힘측핀 154와 캠 146의 닫힘측핀 155과 벨크랭크의 닫힘측핀 137사이로 뻗는다. 닫힘스프링 158이 제3-6도에서 개략적으로만 설명되어 있으나, 닫힘측스프링은 또한 벨크랭크엘레멘트사이의 공간과 캠프레이트의 닫힘측돌출부 150사이의 공간을 점유하는 단단하고 강한 스프링으로 되어 있음을 알 수 있다.

한 쌍의 가이드링크프레이트 160는 핀 162(제3도 및 제4도)의 판 130, 132에 인접한 구동프레임에 피봇팅설치된다 (pivotally mounted). 한 쌍의 구동링크프레이트 166는 프레임판 130, 132에 인접되어 뻗는다. 주 핀 168은 가이드링크프레이트 162를 구동링크프레이트 166에 연결하고 또한 링크프레이트를 구동기구의 가동엘레멘트 (mobile element) 124에 연결한다. 구동링크프레이트 166는 또 다른 핀 171에 의해 벨크랭크엘레멘트에 연결된다. 구동플레임 122, 가이드링크 162, 구동링크 166 및 벨크랭크엘레멘트 134는 “4개의 봉(four bar)” 연결이라 통상 불리우는 형의 기구를 구성한다.

열림부캣치 170 (제3도 및 제4도) 는 작업샤프트 142에 회전가능하게 설치된다. 열림부캣치 170는 기구의 한 쪽에서 캠프레이트 146와 벨크랭크프레이트 146b에 인접된 공간 173에 배치된다. 캣치 172는 제2도, 제5도 및 제6도를 보다 잘 나타내기 위해 생략하였다. 열림부캣치 170는 로울러로 장비된 선단부 (tip) 174를 가진다. 열림부캣치 170는 또한 핑거 176와 스프링좌대 178를 갖는다. 캣치스프링 182은 스프링좌대 178와 구동프레임의 캡 129사이에 계재된다. 스프링 182은 제3도 및 제4도에서 보는 바의 시계방향으로 열림부캣치 129를 편기(bias) 한다. 그렇게 해서 벨크랭크엘레멘트 134b의 원호상의 표면과 계합하여 캣치의 선단부 174에 편기한다.

유사한 닫힘캣치부 186(제5도 및 제6도) 은 벨크랭크엘레멘트 134a에 인접된 공간 188(제2도)에 있는 작업샤프트 142에 회전가능하게 설치된다. 닫힘캣치부(closing catch) 186는 제2도, 및 제3도 및 제4도를 강조하여 도시하기 위하여 생략하였다. 닫힘캣치부 186는 로울러 장비된 선단부 (roller equipped tip) 190, 스프링아암 192 및 열림부캣치의 상응하는 엘레멘트에 유사한 핑거 194를 갖는다. 캣치부스프링 196은 프레임의 닫힘캣치부와 캡 129의 스프링아암사이에 계재되므로써 샤프트 142에 관한 시계반대방향으로 닫힘 캣치부를 편기하므로써 벨크랭크프레이트 134a 속으로 선단부 190을 편기한다. 한 쌍의 돌출부 198a 와 198b (제2도)를 가지는 발갈퀴판 (flipper plate) 196은 프레임 프레이트 130, 132 사이로 뻗는 중간축 200에 구동프레임에 피봇팅 설치된다. 이 프레이트의 피봇팅 움직임은 스톱퍼 202(제3-6도)에 의해 제한된다. 축 200은 축 138, 142와 평행하고 공동 평면상에 있고 따라서 벨크랭크와 피봇축과도 같게 된다.

작업상, 스위치는 송전엘레멘트 58, 94를 통해 회로상에서 따라서 단자 46, 88를 통해 연결된다. 삽입재 32는 제1단자 46에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 삽입재는 제1단자 또는 지지벽 46과 같이 같은 전위로 유지된다. 링크 98와 요크 102는 동일전위이고, 따라서 삽입재 32에 의해 봉해지는 공간 내에서의 전위경사 (potential gradient)는 없다. 스트레스제거엘레멘트 (stress relief element) 92는 이와 같은 제2단자 88의 전위에서 스위치의 고정단부에서 모든 구성품을 유지한다.

제1-3도에서 도시된 위치에서, 스위치가 닫혀있다. 핀 171은 벨크랭크샤프트 138와 핀 168과 정렬상태로 축 14에 배치된다. 열림부캣치의 선단부 174는 벨크랭크엘레멘트 138b의 슬롯트홈 140에 게재되어 있다. 록커 또는 캠프레이트 146는 완전히 닫혀진 위치에 놓여 있다. 스위치를 열기 위해, 작업원은 핸들 145 (제2도)을 게재하고, 핸들을 돌려서 제3도 및 제4도에서 볼 수 있는 바와 같이 반시계방향으로 캠프레이트 146 또는 록커를 피봇팅하게 한다. 작업원이 록커를 돌림에 따라, 벨크랭크의 열림측부착포인트 또는 핀 153은 뒷 방향으로 움직인다. 그 반면 닫힘축 부착포인트 도는 핀 155은 전 방향으로 움직인다. 벨크랭크 134는 캣치부 174로 위치 유지된다. 따라서, 작업스프링 156은 핀 153, 135 사이로 뻗치고, 그 반면 닫힘스프링 158은 느슨해진다. 록커의 계속적인 운동으로 기구는 제4도에 도시된 열림걸쇠벗김위치 (opening unlatch position) 에 도달된다. 이 위치에서, 캠프레이트와 벨크랭크엘레멘트는 거의 연속적인 통로를 형성하여 반대편 상의 닫힘스프링을 튀기는 벽과 연결된다.

록커 146는 제3도의 완전히 닫힌위치로부터 제4도의 열림걸쇠벗김위치로 움직인다. 록커는 열림걸쇠벗김위치에 이르기 직전에 열림개시위치를 통해 통과 한다. 록커가 열림개시위치에 도달되면, 록커의 캠프레이트 146상의 표면이 발갈퀴판 196에 게재되고, 축 200에 관한 시계방향으로 돌려진다. 판 196상의 돌출부는 열림캣치부의 핑거 176에 게재되고, 이에 따라 스프링 182의 편기에 대향하여 반시계방향으로 열림캣치부를 대면한다. 캣치부의 로울러 선단부 (tip) 174는 벨크랭크 134b의 슬롯트홈 140의 바깥으로 들린다. 캣치표면 154은 발갈퀴판을 게재하지 않고, 발갈퀴판은, 캠 146이 반시계방향으로의 회전운동 말미에 거의 이르지 않는 한 핑거 176에 게재하지 않는다. 슬롯트홈 140의 바깥으로 로울러 선단부 174를 들어 올리는 모든 작동은 매우 짧은 록커 146의 회전운동시에 열림개시위치와 열림걸쇠위치 사이에서 일어난다.

로울러선단부 174가 슬롯트홈 140을 깨끗이 치우면, 열림스프링 156은 제3도 및 제4도 에서와 같이 닫힘방향, 시계방향으로, 벨크랭크엘레멘트가 제5도에서 나타낸 위치에 이르기 까지, 벨크랭크 134를 회전되게 구동시킨다. 구성품은 열림스프링이 벨크랭크의 열림운동을 통해 긴장 (tension) 하에 있도록 칫수 조정된다. 따라서, 록커상에 열림측부착핀 153의 뒷방향운동 또는 열림은 제3도의 완전히 닫힌 위치로부터 제5도의 완전히 열린위치로 벨크랭크상에 열림측부착된 135의 열림스트로크 또는 뒷방향운동보다 커진다. 반대로, 록커의 닫힘측핀 154의 앞방향운동은 벨크랭크의 해당되는 핀 137의 전방향운동보다 크다. 따라서, 닫힘측스프링은 느슨해지는 상태로 돌아오고, 벨크랭크가 제5도에서 나타난 열림위치에 이를 때에는 느슨한 상태로 남게 된다. 닫힘측스프링을 완전히 느즈러진 상태로 가져다 주는데 필요한 것을 넘어 핀 154의 어떠한 과도한 운동도 스프링의 단부 루-프 (end loop) 내에서 핀의 움직임에 의해 이루어지는데, 닫힘측스프링은 압축상태로 놓여진다.

열림운동을 통해 열림측스프링에서의 연속적인 긴장은 기구가 열림스트로크로 있는 동안 어느정도 중간위치에서 저지하게 된다. 단부루-프와 핀은, 벨크랭크의 닫힘측부착포인트와 록커사이에서는 닫힘측스프링 158으로 일련으로 연결되는 또다른 그침동작연결구(lost-motion linkage)로서, 그리고 벨크랭크의 열림측 부착포인트와 록커사이에서는 열림측스프링 156으로 일련으로 연결되는 그침동작연결구로 작용한다.

벨크랭크상의 핀 171은 구동링크 166를 당기고, 이에 따라 열림방향 (도면상에서는 왼쪽)으로 구동기구의 가동엘레멘트 124를 움직인다. 이에 따라, 가동엘레멘트는 액츄에이팅엘레멘트 108, 요크 102 (제1도), 볼트 106, 링크 98, 작업엘레멘트 72를 잡아당긴다. 다음, 가동가능한 접촉부 70는 열림위치로 움직인다. 이 움직임은 갑자기 일어나고, 이에 따라 접촉부들 사이의 아크발생가능성을 최소화한다. 벨크랭크엘레멘트가 제5도의 열림위치로 이동됨에 따라, 닫힘캣치부 186의 선단부 190는 스프링 196의 영향하에 벨크랭크엘레멘트 134a의 슬롯트홈 140에 게재된다. 이는 제5도에서 나타나 있는 열림위치에 있는 기구를 잠그어 준다.

닫음동작은 역회전을 제외하고 비슷한 형태로 이루어진다. 작업원은 핸들을 작동시키므로써 록컷의 닫힘측핀 154이 뒤쪽으로 움직이면 열림스프링 156이 닫음스프링 158을 느슨하게 하고 펼쳐지게 하도록 닫힘방향또는 시계방향으로 작업축과 록커 146를 돌려주게 한다. 기구가 제6도의 닫음걸쇠 벗김위치에 근접됨에 따라, 발갈퀴판 196을 게재하는 캠위의 캣치면 152에서 닫힘 개시위치를 통해 통과되고, 그에 따라 플레이트의 돌출부 198a는 닫음캣치부의 핑거 194를 게재하고, 그러므로써 벨크랭크엘레멘트 134a에서 슬롯트홈 140과 탈게재되도록 로울러선단부 190를 들어올린다. 록커가 닫힘걸쇠 벗김위치에 도달하고 선단부 190가 슬롯트홈을 깨끗이 치우면, 닫음스프링 158은 벨크랭크의 닫힘측부착핀 137을 뒤쪽으로 잡아당겨서 벨크랭크가 제3도에서 나타나 있는 닫힘측 위치에 도달할 때까지 시계방향으로 벨크랭크 134a를 회전시킨다. 벨크랭크가 닫힘위치로 돌아서면, 핀 171과 구동링크 166 및 가동엘레멘트 124를 닫힘방향으로 가게 하고, 스위치의 모든 다른 엘레멘트와 닫힘방향으로 크게 움직이는 접촉부 70를 제1도에서 나타나 있는 닫힘위치로 향하게 한다. 닫힘측 스프링은 닫음 싸이클(closing cycle)을 통해 긴장하에 있게 되며, 벨크랭크가 닫힘위치에 도달되면 긴장하에 있게된다. 그러한 긴장을 주기 위해, 록커상의 뒷방향 움직임 또는 닫힘측부착포인트 154의 행정(throw)은 록커상의 닫힘측부착포인트 137의 뒷방향움직임 또는 스트로크 보다 크다.

캠플레이트 40의 닫힘회전은 스톱퍼 202와 발갈퀴판 196에 의해 잡힌다. 벨크랭크의 닫힘움직임(제6도의 위치로부터 제3도의 위치로) 은 핀 171은 핀 138, 168과 정렬된다. 핀 171은 이 위치에 근접되면, 연결은 거의 기계적인 장점을 가져다 주므로써, 가동엘레멘트 124는 실질적인 힘으로 닫힘 방향으로 구동된다. 가동엘레멘트 124와 액츄에이팅 엘레멘트 108사이의 연결은 가동가능한 접촉부 70가 구동기구의 닫힘움직임이 완전히 끝내기 전에 약간 고정접촉부 68를 게재되도록 조정된다. 접촉게재후 구동기구의 최종움직임은 스프링 104의 편기에 대향하여 링크 98에 관하여 요크 102 (제1도)의 슬라이딩움직임에 의해 조절된다. 이 움직임은 접촉부에 가해질 기계적충격을 최소화한다.

닫힘움직임중에 접촉앗셈블리에 가해지는 부하는 고정접촉부 68, 단부봉함체 64, 고정 단부지지벽 82를 통해 나사연결부 40를 거쳐 강화엘레멘트 36에 전달된다. 이들 부하의 어느것도 병 62에 가해지는 것은 없다. 강화엘레멘트 36에 가해지는 이 부하는 구동프레임에 관하여 닫힘방향 (제1도의 우측)으로 움직이려 한다. 그러나, 외부강화엘레멘트 42는 칼라 128에 의해 구동프레임에 고정된다. 이 외부강화엘레멘트는 하우징 10을 억제한다. 다음, 강화엘레멘트를 억제한다. 이 내외부강화엘레멘트 36, 42는 같이 끼워넣어지고, 하우징 10을 큰 표면위로 게재하며, 이들 사이에 내부 배치되는 하우징의 단지 얇은 환상의 탄성고무재만으로 게재한다. 이는 강고하고 내스트레스성인 접합부(joint)를 만들어 주는데, 이는 움직임에 대항하여 강화엘레멘트 36를 견고히 지지해준다.

상술한 구동기구 또는 액츄에이터는 매우 중요한 장점을 부여한다. 이는 아크발생을 최소화하기 위해 개폐부사이의 접촉부를 신속히 움직인다. 구동기구는 극히 조밀하다. 이 전체 기구는 스위치 외부강화엘레멘트와 동일직경을 가진 관상의 하우징에 적용된다. 0-링 기타 종래의 씨일 (도시안됨)은 구동관상하우징 131, 칼라 128, 129사이에 주어지므로써 구동기구의 엘레멘트를 보호하는 기후-조임씨일 (weather-tightseal)을 제공할 수 있게 한다. 이 구동하우징 131은 또한 핸들 145의 통과를 위해 구멍 (도시안됨)을 갖는다. 이 구멍은 적절한 씨일로 주어진다.

액츄에이터가 고전압스위치에 맞도록 하기 위해 필요한 사이즈로 조정된다해도, 하나의 유용한 액츄에이터는 개폐 주스프링을 가지는데, 그 스프링정수는 약 160 Ib/in 또는 175.2 N/m 의 수치를 보인다. 또한 벨크랭크축에 관하여 관성모멘트 3.3 Ib-in²또는 0.0009 ㎏-m²의 값을 가진다. 각 주스프링은 열림-걸쇠벗김 또는 닫힘-걸쇠벗김위치로 록커가 움직이는 동안 약 1.97 inch 또는 25㎜ 정도 펼쳐진다. 벨크랭크축과 록커축사이의 거리는 약 2 inch 또는 약 51㎜ 정도이다. 그 반면 록커축 142으로부터 각 열림측 및 닫힘측 부착핀 153, 154도의 반경상의 거리는 약 1.39 inch 또는 35㎜ 이다. 이 반경상의 거리 (radial distance) 가 벨크랭크축 138로부터 각 개폐측 부착핀 135, 137에의 거리는 약 1.57 inch 또는 40㎜정도이다. 잘 알게되겠지만, 특허청구범위에 의해 이루어지는 본 발명으로 부터의 떨어짐 없이 상술한 특징에 여러 가지 수정을 가하여 조합시킬 수도 있다. 예컨데, 루찌 이용에 개시된 것 이외의 스위치를 액츄에이터와 접속하여 이용할 수도 있다. 또한 액츄에이터의 록커 146는 수작업보다 자동장치로 피봇팅움직임으로 구동된다. 스프링단부를 이용하기 위한 그침동작 배열은 다른 그침동작연결의 다른 형태로 대치된다. 따라서, 바람직한 실시예에 대한 앞서의 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라 보다 잘 설명하기 위한 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims

고전압스위치용 액츄에이터는 (a) 벨크랭크 피봇축(bellcrank pivot axis)과 뒷방향으로 공간을 둔 이 벨크랭크 피봇축에 평행한 록커피봇축으로 이루어지는 구동프레임과 ; (b) 벨크랭크 피봇축주위로 피봇팅움직임을 위한 프레임에 벨크랭크가 설치되고, 벨크랭크 엘레멘트는 열림측부착물과 닫힘측부착물을 가지고, 상기 벨크랭크는 열림위치와 닫힘위치사이에서 피봇가능(pivotable)하게 되는 벨크랭크와 ;(c) 상기 록커 피봇축주위로 피봇팅움직임을 위한 프레임에 설치되는 록커와, 이 록커는 열림측부착포인트를 가지며, 이 록커는 완전히 닫힌 위치와 완전히 열린위치사이에서 피봇가능하게 되는 록커(rocker)와 ; (d) 상기 록커와 상기 벨크랭크의 열림측부착포인트(opening-side attachment points) 사이에 연결되는 열림측스프링과, 상기 록커와 상기 벨크랭크의 닫힘측부착포인트 사이에 연결되는 닫힘측스프링으로 이루어지므로써 상기 열림측스프링은 변형되고, 에너지는 벨크랭크가 그 닫힘측위치에 남아있는 동안 완전히 닫힌 위치로부터 완전히 열린위치를 향하여 록커의 움직임에 따라 에너지가 저장되고, 그러므로써 상기 닫힘측스프링은 변형되고 에너지는 벨크랭크가 열림위치에 있는 동안 완전히 닫힌 위치를 향하여 그 완전히 열린 위치로부터 록커의 움직임에 에너지 저장되는 개폐측 스프링과 ; (e) 상기 벨크랭크가 상기 닫힘위치에 있을 때 열림피봇가능한 움직임에 대향하여 상기 벨크랭크를 제한하기 위한 열림측캣치부 (opening-side catch)와, 상기 벨크랭크가 상기 열림위치에 있을 때 닫음피봇가능한 움직임에 대향하여 상기 벨크랭크를 제한하는 닫음캣치부와 ; (f) 상기 록커가 열림운동중에 상기 충분히 열린위치에 가까운 열림걸쇠벗김위치(opening unlatch position) 에 이를 때 상기 열림측캣치부를 탈계합(disengaging) 하고, 또한 닫음운동중에 상기 충분히 닫힌 위치에 가까운 닫음 걸쇠벗김위치에 이를 때 상기 닫음측캣치부를 탈계합하는 캣치부 풀림 또는 이완기구(catch release means) 와 ; (g) 상기 프레임은 고전압스위치의 몸체에 연결하고, 또한 스위치의 액츄에이팅엘레멘트에 상기 벨크랭크를 연결하므로써 록커가 닫음측움직임으로 피봇시킬 때, 상기 닫음측스프링이 록커가 닫음걸쇠벗김위치에 도달될 때까지 변형되고, 이에 기하여 닫음측스프링은 피봇움직임으로 벨크랭크를 구동하여 그 닫음위치를 향하여 구동하고 또한 스위치의 액츄에이팅엘레멘트를 그 닫힘위치를 향하여 신속히 구동시키며, 록커가 열림운동으로 피봇팅하게 되면, 상기 열림측스프링은 록커가 열림걸쇠벗김위치에 이를 때까지 변형되며, 이에 따라 열림측스프링은 그 열림위치를 향하여 피봇팅움직임으로 벨크랭크를 구동하며, 또한 닫힘측위치를 향하여 스위치의 액츄에이팅엘레멘트를 신속히 구동시키도록 한 설치기구와로 구성되는 고전압스위치용 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 피봇축은 통상적인 보통의 평면을 이루고, 상기 록커와 상기 벨크랭크의 열림측부착물은 통상의 평면의 열림측상에 배치되고, 상기 록커와 상기 벨크랭크의 닫음측부착물은 상기 열림측으로부터 반대편 닫음측상에 배치되고, 상기 벨크랭크의 열림측부착물은 상기 열림위치를 향하여 벨크랭크의 피봇팅움직임중에 뒤쪽으로 벨크랭크의 피봇팅움직임중에 뒤쪽으로 움직이며, 상기 벨크랭크의 닫음측부착 물은 완전히 닫힌위치를 향하여 록커의 피봇팅움직임중에 뒤쪽으로 움직이는 록커의 피봇팅움직임중에 뒤쪽으로 움직이는 록커의 닫힌, 닫음측 부착물을 향하여 벨크랭크의 피봇팅움직임중에 뒤로 움직이며, 상기 록커의 열림측부착물은 그 완전한 열림위치를 향하여 록커의 피봇팅움직임중에 뒤쪽으로 움직이는 액츄에이터.
제2항에 있어서, 상기 벨크랭크는 서로간에 공간을 두고 떨어진 한 쌍의 엘레멘트를 포함구성하고, 상기 록커는 서로 떨어진 한 쌍의 엘레멘트를 포함구성하며, 상기 벨크랭크의 플레이트와 상기 콕킹엘레멘트(cocking element)의 상기 플레이트는 서로 조합하여 상기 평면의 열림측상에 열림측통로와 상기 평면상의 닫힘측통로로 이루어지며, 상기 스프링은 상기 통로에서 수납되는 액츄에이터.
제3항에 있어서, 상기 각 스프링은 코일긴장스프링으로 되는 액츄에이터.
제4항에 있어서, 상기 벨크랭크의 엘레멘트와 상기 록커는 서로간에 내부연결되므로써 상기 록커가 상기 닫음걸쇠벗김위치에 있을 때 열림측통로의 반대편에 있는 거의 연속적인 벽을 형성하도록 되고, 또한 상기 록커가 열림걸쇠벗김위치에 있을 때 상기 닫음측통로의 반대편에 있는 거의 연속적인 벽을 형성하므로써, 상기 연속적인 벽은 상기 벨크랭크의 닫음움직임중에 상기 열림스프링을 강제하고 또한 상기 벨크랭크의 열림움직임중에 상기 닫음스프링을 강제하도록 되는 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 캣치풀림기구는 상기 완전히 닫힌 위치로부터 상기 열림걸쇠벗김위치에 가까운 열림개시위치로 상기 록커의 열림운동중에 상기 게재된 열림캣치부를 분리해내도록 정렬되고, 또한 상기 완전열림위치로부터 상기 열림걸쇠벗김위치에 가까운 닫음개시위치로 상기 록커의 닫음움직임중에 게재된 닫음캣치부를 분리해 내도록 정렬되는 액츄에이터.
제6항에 있어서, 상기 캣치풀림기구는 상기 프레임에 가동가능하게 설치되는 발갈퀴판(flipper)을 포함구성하므로써 이 발갈퀴는 제1방향에서 프레임에 관한 움직임에 따라 열림캣치부를 대체하고, 또한 제2방향으로의 움직임에 따라 닫음캣치부를 대체하며, 또한 상기 록커는 록커가 열림운동으로 열림개시위치에 이르고 또한 열림돌출부로부터 공간을 두고 떨어진 닫음돌출부(closing projection)에 이를 때가지 상기 록커는 제1방향으로 발갈퀴를 움직이고 발갈퀴에 게재하기에 맞도록 열림돌출부를 포함구성하며, 이 닫음돌출부는 록커가 닫음운동으로 닫음개시위치에 이를 때까지 발갈퀴를 게재하는 액츄에이터.
제7항에 있어서, 상기 캣치부는 상기 록커축에 관한 움직임을 위해 상기 프레임에 피봇팅설치되고, 그 안에서 상기 발갈퀴는 상기 록커축에 평행한 발갈퀴축상에서 상기 프레임으로 피봇설치되는 액츄에이터.
제8항에 있어서, 상기 벨크랭크는 적어도 하나 이상의 통상 원호상의 표면으로 이루어지고, 이 표면은 놋치(notch)를 가지고, 상기 각 캣치부는 상기 놋치의 하나와 계합되는 선단부(tip)를 포함구성하는 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 설치기구는 스위치의 액츄에이팅엘레멘트에 벨크랭크를 연결하기 위한 불균일연결기구를 포함구성하므로써 액츄에이팅엘레멘트의 움직임과 벨크랭크의 움직임 사이의 불균일율(nonuniform ratio)을 제공하도록 하므로써 벨크랭크의 움직임의 각 증가는 벨크랭크가 닫힘위치에 인접될 때의 액츄에이팅의 비교적 작은 움직임을 만들어주고, 벨크랭크가 그 닫힘위치에 인접되어 벨크랭크가 열림위치에 인접될 때 액츄에이팅엘레멘트의 비교적 큰 움직임을 제조하도록 되는 액츄에이터.
제10항에 있어서, 상기 불균일연결기구는 상기 벨크랭크와 상기 프레임에, 서로간에 연결되는 다수의 링크를 포함구성하고, 이에 따라 상기 벨크랭크, 프레임 및 링크가 서로 조합하여 4개의 봉연결을 구성하도록 되는 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 록커, 상기 벨크랭크 및 상기 스프링은 축조되고 정렬되어 상기 열림측 스프링이 전열림운동중에 상기 열림위치를 계속 향하도록 하고, 이에 따라 상기 닫음측스프링은 전체닫음운동중에 상기 닫음위치로 계속향하도록 상기 벨크랭크를 강제하는 액츄에이터.
제12항에 있어서, 상기 스프링은 긴장스프링으로 되고, 상기 록커의 열림측부착물은 록커의 움직이중에 열림행정거리(opening throw distance)를 통해 완전히 닫힌 위치로부터 완전히 열린위치로 움직이고, 상기 벨크랭크의 열림측부착물은 열림측 행정거리를 통해 움직이고, 상기 열림행정거리는 상기 열림스트로크 거리보다 크게 되며, 그 안에 상기 록커의 닫음측부착물은 록커의 움직임중에 닫음행정거리를 통해 그 완전히 닫은 위치로부터 그 완전히 열린위치로 움직이며, 상기 벨크랭크의 닫음측부착물은 닫음행정거리를 통하여 움직이며, 상기 닫음행정거리는 상기 닫음행정거리보다 크게 되는 액츄에이터.
제13항에 있어서, 상기 액츄에이터는 또한 상기 열림측부착물사이의 열림측스프링과 일련으로 연결되고 상기 열림측 그침동작기구와 상기 닫힘측기구사이에서 상기 닫음측스프링과 일련으로 연결된 닫음측 그침동작기구로 구성되는 액츄에이터.