KR100319406B1 - 전력설비의 절연매질 압력감지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력설비의 절연매질 압력감지장치에 관한 것으로서, 내부에 절연매질이 수용될 수 있도록 컵형상을 가지며 축선방향을 따라 탄성변형이 가능한 다이아프램과; 내부에 상기 다이아프램의 수용공간이 형성되어 있으며 상기 다이아프램의 개구영역을 고정지지하여 상기 절연매질의 수용기에 고정되는 하우징과; 일단이 상기 다이아프램에 접촉되고 타단은 상기 하우징의 외부로 돌출되도록 배치되어 상기 절연매질의 압력변화에 따른 상기 다이아프램의 탄성변형에 대응하여 축선방향을 따라 슬라이딩 이동가능하게 상기 하우징에 결합되는 슬라이딩로드와; 상기 절연매질의 압력에 대응하여 상기 슬라이딩로드를 상기 다이아프램측으로 가압되도록 상기 슬라이딩로드에 탄성력을 가하는 탄성가압수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 다이아프램의 열적변형을 방지하여 감지신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 부품의 교환 및 수리를 용이하게 할 수 있는 전력설비의 절연매질 압력감지장치가 제공된다.
Description
본 발명은, 전력설비의 절연매질 압력감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다이아프램의 열적변형을 방지할 수 있어 감지신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 부품의 교환 및 수리를 용이하게 할 수 있도록 한 전력설비의 절연매질 압력감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스절연 배전반(Gas Insulated Switch-gear), 링 메인 유니트(Ring Main Unit), 가스차단기(Gas Circuit-breaker) 등의 전력설비에는, 절연매질로서 육불화황(SF6)이 널리 이용되고 있다. 육불화황은 상온 상압상태에서 높은 안정도를 가지며 공기보다 절연내력이 대략 3.7배 정도 우수하다. 이러한 육불화황 등을 절연매질로 이용하는 전력설비들에 있어서는, 절연매질의 감소에 따른 절연특성치의 저하에 기인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 절연매질의 압력을 감지할 수 있도록 압력감지장치가 구비된다.
도 1은 종래의 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 다이아프램의 확대단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 절연매질(104)이 수용저장되는 수용기(101)에는 절연매질(104)의 압력을 감지할 수 있도록 압력감지장치(110)가 설치되어 있으며, 수용기(101)에는 압력감지장치(110)의 일영역이 수용결합될 수 있도록 결합부(103)가 형성되어 있다.
압력감지장치(110)는, 내부에 수용공간(114)을 형성하며 일단이 절연매질(104)과 접촉가능하도록 절연매질(104)의 수용기(101)에 고정결합되는 하우징(113)과, 하우징(113)의 일단에 절연매질(104)과 접촉가능하도록 배치되는 다이아프램(115)과, 다이아프램(115)과 일단이 접촉가능하도록 하우징(113)의 수용공간(114)내에 수용되는 피스톤부재(117)와, 피스톤부재(117)를 절연매질(104)의 압력에 대응하여 다이아프램(115)측으로 탄성가압하는 스프링부재(119)를 가진다.
하우징(113)은 내부에 수용공간(114)을 형성하며 수용공간(114)의 개구측이 수용기(101)내에 삽입될 수 있도록 거의 “T”단면형상을 가진다. 하우징(113)과 결합부(103)사이에는 수용기(101)내의 절연매질(104)을 외부에 대해 기밀적으로 차단할 수 있도록 오링(O RING)(121)이 개재되어 있다. 절연매질(104)과 접촉되는 하우징(113)의 선단영역에는 원형고리형상을 가지는 고정부재(123)가 용접결합되어 있으며, 고정부재(123)와 하우징(113)의 사이영역에는 중앙영역이 돌출된 원반형상을 가지는 다이아프램(115)이 수용공간(114)을 차단하도록 용접결합되어 있다.
한편, 하우징(113)의 수용공간(114)내에는 다이아프램(115)과 접촉되어 수용공간(114)내를 슬라이딩 이동가능하도록 피스톤부재(117)가 수용되어 있으며, 피스톤부재(117)에는 일단이 하우징(113)의 외부로 돌출되도록 피스톤로드(127)가 일체로 형성되어 있다. 피스톤로드(127)의 둘레영역에는 피스톤부재(117)를 다이아프램(115)측으로 탄성가압하는 스프링부재(119)가 일단이 피스톤부재(117)에 접촉되도록 결합되어 있으며, 스프링부재(119)의 타단은 스프링부재(119)의 압축력을 조절할 수 있도록 하우징(113)에 나사결합된 조정너트(129)에 접촉되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 전력설비의 절연매질 압력감지장치에 있어서는,다이아프램(115)이 금속부재로 형성되어 있어 탄성변위량이 상대적으로 작아 절연매질(104)의 충전압력이 비교적 고압인 경우에 적합하고, 절연매질(104)의 충전압력이 상대적으로 저압인 경우에는 적용이 곤란할 뿐만 아니라 절연매질(104)의 미세한 압력변화를 포착/감지하기가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또한, 다이아프램(115) 및 고정부재(123)가 하우징(113)에 용접 등에 의해 영구적으로 고정결합되어 있어, 다이아프램(115) 등을 포함한 부품의 교환 및 수리가 곤란하다는 문제점이 있다. 그리고, 용접시 발생되는 열에 기인한 다이아프램(115)의 특성치의 변화로 압력감지장치의 감지신뢰도가 저해되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다이아프램의 열적변형을 방지하여 감지신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 부품의 교환 및 수리를 용이하게 할 수 있는 전력설비의 절연매질 압력감지장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 개략적인 단면도,
도 2는 도 1의 다이아프램의 확대단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 단면도,
도 4는 도 3의 하우징의 확대단면도,
도 5는 도 3의 다이아프램의 확대단면도,
도 6은 도 3의 슬라이딩로드의 확대단면도,
도 7은 도 3의 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 사용상태를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 하우징 18 : 로드지지부
19 : 로드수용공 21 : 다이아프램
22 : 고정유지부 31 : 이탈방지커버
32 : 통과공 36 : 완충지지부재
41 : 슬라이딩로드 45 : 조정볼트
51 : 압축코일스프링
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 절연매질이 수용될 수 있도록 컵형상을 가지며 축선방향을 따라 탄성변형이 가능한 다이아프램과; 내부에 상기 다이아프램의 수용공간이 형성되어 있으며 상기 다이아프램의 개구영역을 고정지지하여 상기 절연매질의 수용기에 고정되는 하우징과; 일단이 상기 다이아프램에 접촉되고 타단은 상기 하우징의 외부로 돌출되도록 배치되어 상기 절연매질의 압력변화에 따른 상기 다이아프램의 탄성변형에 대응하여 축선방향을 따라 슬라이딩 이동가능하게 상기 하우징에 결합되는 슬라이딩로드와; 상기 절연매질의 압력에 대응하여 상기 슬라이딩로드를 상기 다이아프램측으로 가압되도록 상기 슬라이딩로드에 탄성력을 가하는 탄성가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 다이아프램의 개구영역에는 반경방향을 따라 연장되어 상기 하우징에 고정유지되는 고정유지부가 형성되어 있는 것이 효과적이다.
그리고, 상기 절연매질이 통과할 수 있도록 판면을 관통하여 형성된 통과공을 가지고 상기 하우징의 개구영역에 착탈가능하게 결합되어 상기 하우징에 대해 상기 다이아프램이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지커버부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다이아프램을 사이에 두고 상기 슬라이딩로드와 대향배치되어 상기 다이아프램을 완충지지하는 완충지지부재를 더 포함하는 것이 효과적이다.
그리고, 상기 탄성가압수단은 상기 슬라이딩로드의 축선방향을 따라 신축가능한 압축코일스프링을 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 단면도이며, 도 4는 도 3의 하우징의 확대단면도이고, 도 5는 도 3의 다이아프램의 확대단면도이며, 도 6은 도 3의 슬라이딩로드의 확대단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 압력감지장치(10)는, 절연매질(4)을 수용하는 수용기(1)에 일단이 절연매질(4)과 접촉가능하도록 결합되는 하우징(11)과, 하우징(11)의 수용공간(13)내에 탄성변형가능하도록 수용결합되는 다이아프램(21)과, 절연매질(4)이 통과할 수 있도록판면을 관통하여 형성된 통과공(32)을 가지고 하우징(11)의 개구영역에 착탈가능하도록 결합되어 다이아프램(21)의 이탈을 방지하는 이탈방지커버(31)와, 일단이 다이아프램(21)에 접촉되어 다이아프램(21)의 탄성변형에 대응하여 슬라이딩 운동가능하도록 하우징(11)에 결합되는 슬라이딩로드(41)와, 슬라이딩로드(41)를 다이아프램(21)측으로 탄성가압하는 압축코일스프링(51)을 가진다.
하우징(11)은 내부에 수용공간(13)이 형성된 거의 원통형상을 가지며, 수용공간(13)의 개구측에는 반경방향을 따라 연장되어 수용기(1)에 접촉고정되는 고정플랜지(14)가 형성되어 있다. 고정플랜지(14)에는 판면으로부터 함몰되어 절연매질(4)을 기밀적으로 차단하는 오링(20)이 수용결합될 수 있도록 오링수용부(15)가 형성되어 있으며, 고정플랜지(14)의 개구측 영역에는 판면으로부터 함몰된 수용그루브(16)가 둘레방향을 따라 연장형성되어 있다. 수용그루브(16)의 외측에는 이탈방지커버(31)가 볼트(53)에 의해 체결될 수 있도록 복수의 체결공(17)이 형성되어 있으며, 하우징(11)의 수용공간(13)내에는 축선방향을 따라 저부면으로부터 소정 돌출된 로드지지부(18)가 형성되어 있다.
로드지지부(18)에는 축심을 따라 슬라이딩로드(41)를 수용할 수 있도록 로드수용공(19)이 형성되어 있으며, 로드수용공(19)내에는 슬라이딩로드(41)와 로드지지부(18)와의 접촉면적을 감소시킴으로써 슬라이딩로드(41)가 원활하게 유동할 수 있도록 테프론(Teflon) 등의 합성수지부재를 원형고리형상을 가지도록 형성된 로드지지부재(54)가 수용결합되어 있다.
한편, 다이아프램(21)은 내부에 절연매질(4)을 수용할 수 있도록 천연고무 또는 합성고무 등을 컵형상을 가지도록 형성되며, 개구영역에는 반경방향을 따라 확장되고 둘레방향을 따라 연장되어 고정플랜지(14)의 수용그루브(16)내에 수용되어 하우징(11)에 대해 고정유지되도록 하는 고정유지부(22)가 형성되어 있다.
슬라이딩로드(41)의 일단에는 반경방향을 따라 연장되어 다이아프램(21)과 접촉되는 접촉플랜지부(43)가 형성되어 있으며, 타단에는 암나사부(44)가 형성되어 있어 슬라이딩로드(41)의 단부로부터 축선방향을 따라 신축가능하도록 조정볼트(45)가 나사결합되어 있다.
이탈방지커버(31)는 하우징(11)의 고정플랜지(14)에 접촉될 수 있도록 원반형상을 가지며, 중앙영역에는 절연매질(4)이 통과할 수 있도록 통과공(32)이 형성되어 있다. 통과공(32)의 주변영역에는 하우징(11)의 고정플랜지(14)에 볼트(53)로 체결될 수 있도록 복수의 볼트공(34)이 형성되어 있다. 이탈방지커버(31)에는 다이아프램(21)을 사이에 두고 슬라이딩로드(41)와 상호 대향배치되어 절연매질(4)의 압력저하시 압축코일스프링(51)에 의해 슬라이딩로드(41)가 가압될 경우 다이아프램(21)을 완충지지할 수 있도록 완충지지부재(36)가 결합되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 이들을 상호 결합하고자 할 때는, 먼저 로드지지부(18)의 외측에 압축코일스프링(51)을 결합하고, 슬라이딩로드(41)를 로드수용공(19)내에 수용결합되도록 한다. 다음, 다이아프램(21)의 고정유지부(22)를 수용그루브(16)내에 수용결합되도록 한 상태에서 이탈방지커버(31)를 하우징(11)의 고정플랜지(14)에 볼트(53)를 체결하여 상호 고정되도록 한다.
도 7은 도 3의 전력설비의 절연매질 압력감지장치의 사용상태를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 압력감지장치(10)의 일측에는 압력감지장치(10)와 상호 작용하여 절연매질(4)의 압력이 일정이하로 된 경우, 전력설비의 투입 및 차단메카니즘의 투입 및 차단동작을 정지시킬 수 있도록 하는 인터록장치(70)가 설치되어 있다.
인터록장치(70)는, 슬라이딩로드(41)의 축선방향에 가로로 배치된 인터록핀(71)과, 인터록핀(71)을 탄성적으로 가압하는 트리거스프링(75)을 가진다. 인터록핀(71)은 축선방향을 따라 유동가능하도록 지지편(77)에 의해 지지되어 있으며, 일측영역에는 슬라이딩로드(41)의 단부와 접촉가능하도록 반경방향을 따라 연장된 걸림부(72)가 형성되어 있다. 걸림부(72)의 일측에는 절연매질(4)의 정상압력시 걸림부(72)가 슬라이딩로드(41)의 단부에 대해 걸림유지되며, 절연매질(4)의 압력이 일정이하로 되는 경우 인터록핀(71)이 축선방향을 따라 돌출되어 전력설비의 투입 또는 차단메커니즘의 투입 또는 차단동작을 정지시키도록 인터록핀(71)을 탄성가압하는 트리거스프링(75)이 접촉결합되어 있다.
트리거스프링(75)의 일측에는 거의 “U”형상을 가지는 고정브래킷(79)이 설치되어 있으며, 이 고정브래킷(79)에는 인터록핀(71)의 축선방향에 가로로 배치되어 절연매질(4)의 압력저하상태를 외부에 표시하는 인디케이터(81)의 샤프트(83)가 회전가능하도록 설치되어 있다. 샤프트(83)의 일단에는 거의 “U”형상을 가지고 샤프트(83)에 일체로 회전가능하도록 가동브래킷(85)이 결합되어 있으며, 이들 고정브래킷(79)과 가동브래킷(85)사이에는 가동브래킷(85)이 일방향으로 회전가능하도록 탄성가압하는 비틀림코일스프링(89)이 결합되어 있다. 샤프트(83)의 타단에는 샤프트(83)의 회동상태를 외부에 표시할 수 있도록 표시바늘(87)이 일체로 회동가능하도록 결합되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 절연매질(4)의 압력이 누설 및/또는 자연감소 등에 의해 일정치 이하로 되면, 슬라이딩로드(41)는 압축코일스프링(51)의 탄성력에 의해 다이아프램(21)측으로 유동하게 된다. 그러면, 슬라이딩로드(41)의 단부에 접촉되어 잠금상태로 유지된 인터록핀(71)은 잠금상태가 해제되면서 축선방향을 따라 돌출되어 전력설비의 투입 및/또는 차단 메카니즘의 투입 또는 차단상태로의 동작을 중지시키게 된다. 이 때, 인터록핀(71)에 의해 회동저지된 가동브래킷(85)은 인터록핀(71)이 축선방향을 따라 돌출됨으로써 회동저지상태가 해제되고, 비틀림코일스프링(89)의 회전력에 의해 가동브래킷(85) 및 샤프트(83)가 회전하게 된다. 샤프트(83)의 일단에 결합된 표시바늘(87)은 샤프트(83)와 일체로 회동하여 절연매질(4)의 압력저하상태를 외부에 표시하게 된다.
전술 및 도시한 실시예에서는, 하우징의 고정플랜지영역이 절연매질의 수용기 내벽에 접촉고정되도록 하고, 다이아프램의 이탈을 방지할 수 있도록 하우징에 착탈가능하게 결합되는 이탈방지커버를 구성하여 설명하고 있지만, 이탈방지커버를 마련하지 않고 하우징의 고정플랜지를 절연매질 수용기의 외벽에 접촉고정되도록 구성할 수도 있다.
전술 및 도시한 실시예에서는, 다이아프램의 개구영역에 반경방향을 따라 확장되고 둘레방향을 따라 연장되어 고리형상을 가지는 고정유지부를 마련하여 다이아프램이 하우징에 대해 고정유지됨과 동시에 다이아프램내부공간과 외부공간이 상호 기밀적으로 차단되도록 구성하고 있으나, 다이아프램의 반경방향을 따라 연장되고 방사상으로 배치되도록 고정유지부를 구성할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다이아프램을 금속부재로 형성하고 용접에 의해 결합하던 종래와는 달리, 탄성변형이 상대적으로 우수한 천연고무 또는 합성고무 등의 탄성기밀부재로 다이아프램을 형성되도록 함으로써, 절연매질의 충전압력이 상대적으로 낮은 경우에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 절연매질의 미세한 압력변화를 용이하게 감지할 수 있는 전력설비의 절연매질 압력감지장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 용접시 다이아프램의 열적변형이 발생되던 종래와는 달리, 다이아프램의 열적변형을 방지할 수 있어 감지신뢰도를 향상시킬 수 있는 전력설비의 절연매질 압력감지장치가 제공된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 다이아프램이 하우징에 대해 형상맞춤되어 고정되도록 함으로써, 다이아프램 등을 포함한 부품의 교환 및 수리를 용이하게 할 수 있는 전력설비의 절연매질 압력감지장치가 제공된다.
Claims (5)
- 내부에 절연매질이 수용될 수 있도록 컵형상을 가지며 축선방향을 따라 탄성변형이 가능한 다이아프램과; 내부에 상기 다이아프램의 수용공간이 형성되어 있으며 상기 다이아프램의 개구영역을 고정지지하여 상기 절연매질의 수용기에 고정되는 하우징과; 일단이 상기 다이아프램에 접촉되고 타단은 상기 하우징의 외부로 돌출되도록 배치되어 상기 절연매질의 압력변화에 따른 상기 다이아프램의 탄성변형에 대응하여 축선방향을 따라 슬라이딩 이동가능하게 상기 하우징에 결합되는 슬라이딩로드와; 상기 절연매질의 압력에 대응하여 상기 슬라이딩로드를 상기 다이아프램측으로 가압되도록 상기 슬라이딩로드에 탄성력을 가하는 탄성가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치.
- 제1항에 있어서,상기 다이아프램의 개구영역에는 반경방향을 따라 연장되어 상기 하우징에 고정유지되는 고정유지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 절연매질이 통과할 수 있도록 판면을 관통하여 형성된 통과공을 가지고 상기 하우징의 개구영역에 착탈가능하게 결합되어 상기 하우징에 대해 상기 다이아프램이이탈되는 것을 방지하는 이탈방지커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치.
- 제3항에 있어서,상기 슬라이딩로드와 상기 다이아프램을 사이에 두고 배치되어 상기 다이아프램을 완충지지하는 완충지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 탄성가압수단은 상기 슬라이딩로드의 축선방향을 따라 신축가능한 압축코일스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연매질 압력감지장치.
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1999
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