KR100539102B1 - 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트립 샤프트에 회전가능하게 설치된 레버와, 일측이 상기 레버에 결합되고, 타측이 하우징에 고정되어 상기 레버를 시계방향으로 회전시키는 부세력이 작용하도록 압축되어 있는 오픈 스프링과, 상기 트립 샤프트에 기어 맞물려서 상기 오픈 스프링에 의해 시계방향으로 회전가능하게 배설된 메인레버와, 상기 메인레버에 설치된 투스와 당접되어 시계방향으로의 회전력을 받는 롤러가 설치됨과 동시에, 샤프트에 회전가능하게 설치된 오픈 래치와, 상기 메인레버의 평형을 이루도록 상기 오픈 래치에 회전가능하게 롤러와 당접되어 상기 오픈 래치의 시계방향으로의 회전을 저지하는 스토퍼를 가진 트립 래치와, 투입샤프트에 일단부가 고정설치된 스파이럴 스프링과, 상기 투입 샤프트에 배설된 투입 캠과, 상기 트립 샤프트에 회전가능하게 설치됨과 동시에, 상기 투입 캠의 선단부와 당접되는 롤러를 가진 클로즈 래치와, 상기 투입 캠이 시계방향으로 회전할려고 할 때에 상기 투입 캠과 클로즈 래치에 설치된 롤러와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치의 시계방향 회전을 저지하여 상기 클로즈 래치와 투입 캠의 평형상태를 유지하도록 스토퍼를 가진 투입 래치와, 상기 투입 샤프트에 내측이 고정배설되며 외측이 스퍼 기어에 고정된 스파이럴 스프링과, 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 결합되어 구동력을 감속하는 기어박스와, 상기 스퍼기어가 시계방향으로 회전되도록 상기 기어박스에서 출력되는 구동력을 상기 스퍼기어에 전달하는 스퍼 기어로 구성되어 있다.

따라서, 본 발명은 조작력 발생원으로 스파이럴 스프링을 사용하여 큰 조작력을 발생시킬 수 있으며, 구조가 간단하고, 유지보수가 용이하다.

Description

스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기{GAS INSULATED SWITCHGEAR USING SPIRAL SPRING}

본 발명은 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기에 관한 것으로서, 특히 조작력 발생원으로 스파이럴 스프링을 사용하여 소형이며, 구조가 간단하고, 유지보수가 용이한 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear)는 변전소의 주요 구성품인 차단기(GCB, Gas Circuit Breaker), 단로기(DS, Disconnecting Switch), 접지개폐기(ES, Earthing Switch), 피뢰기(Lightning Arrester), 주모선(메인 Bus) 등으로 구성되어 있고, 내부에 절연성능이 우수하고, 불활성인 SF₆ 가스를 충진하여, 변전소의 소형화 및 안전을 도모하고 있었다.

상기 가스절연개폐장치(GIS) 중 차단기(GCB)는 차단부 조작방식에 따라, 공기 조작방식, 유압 조작방식 및 스프링 조작방식으로 구분된다. 공기 조작방식은 구조가 간단하고, 큰 조작력을 얻을 수 있지만, 압축공기의 조작이 필요하고, 조작원의 유지관리가 어렵고, 또한 온도에 따라 성능이 저하된다는 문제점이 있었다.

유압 조작방식은 크기에 비해 높은 조작력을 얻을 수 있으나, 조작장치의 누유를 방지하기 위한 관리가 필요하고, 스프링 조작방식은 차단 및 투입 에너지원으로 스프링을 사용하는 것으로, 공기 및 유압 조작방식에 비해 조작력의 유지 및 조작장치의 관리가 용이하지만, 상대적으로 큰 조작력을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

또한 구동 에너지를 금속스프링에 결합된 기계 부품에 전달하고, 조작 출력부의 동작 제어지령을 기계적 부품의 회전이나 습동(슬라이딩)에 의해 전달하므로 부품 상호간의 마찰력 변화에 대한 관리가 필요하다. 기존 방식의 스프링 조작장치로는 고속화, 대용량화가 어렵고, 대용량화를 위해서는 공기, 유압 조작방식에 비해 제작 코스트가가 높아진다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

종래의 차단기용 스프링 조작장치로는, 주로 코일스프링 방식의 조작장치가 사용되고 있었으나, 대용량 차단기에 사용하기 위해 스프링의 조작력을 증대시키려면, 스프링 자체의 크기와 부피가 커져 조작장치 전체의 부피가 과도하게 커지게 되므로, 가스절연 개폐장치의 한정된 공간 내에 스프링 조작장치의 설치가 어렵다는 문제점이 있고, 대용량화에 적용하기 위해 소요되는 제작비용이 공압 및 유압 조작방식의 경우에 비해 과다하게 증가되어 대용량의 차단기에 적용 가능한 소형 스프링 조작장치가 요망된다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 조작력 발생원으로 스파이럴 스프링을 사용하여 큰 조작력을 발생시킬 수 있는 소형의 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고, 유지보수가 용이한 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기는 트립 샤프트에 회전가능하게 설치된 레버와, 일측이 상기 레버에 결합되고, 타측이 하우징에 고정되어 상기 레버를 시계방향으로 회전시키는 부세력이 작용하도록 압축되어 있는 오픈 스프링과, 상기 트립 샤프트에 기어 맞물려서 상기 오픈 스프링에 의해 시계방향으로 회전가능하게 배설된 메인 레버와, 상기 메인 레버에 설치된 투스와 당접되어 시계방향으로의 회전력을 받는 롤러가 설치됨과 동시에, 샤프트에 회전가능하게 설치된 오픈 래치와, 상기 메인 레버를 정지시키도록 상기 오픈 래치에 회전가능하게 롤러와 당접되어 상기 오픈 래치의 시계방향으로의 회전을 저지하는 스토퍼를 가진 트립 래치와, 투입샤프트에 일단부가 고정설치된 스파이럴 스프링과, 상기 투입 샤프트에 배설된 투입 캠과, 상기 트립 샤프트에 회전가능하게 설치됨과 동시에, 상기 투입 캠의 선단부와 당접되는 롤러를 가진 클로즈 래치와, 상기 투입 캠이 시계방향으로 회전할려고 할 때에 상기 투입 캠과 클로즈 래치에 설치된 롤러와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치의 시계방향 회전을 저지하여 상기 클로즈 래치와 투입 캠의 평형상태를 유지하도록 스토퍼를 가진 투입 래치와, 상기 투입 샤프트에 내측이 고정배설되며 외측이 스퍼 기어에 고정된 스파이럴 스프링과, 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 결합되어 구동력을 감속하는 기어박스와, 상기 스퍼기어가 시계방향으로 회전되도록 상기 기어박스에서 출력되는 구동력을 상기 스퍼기어에 전달하는 스퍼 기어로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기를 개략적으로 도시한 구조도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 스프링을 이용한 가스차단기는 트립 샤프트(3)에 회전가능하게 설치된 레버(2)와, 일측이 상기 레버(2)에 결합되고, 타측이 하우징(30)에 고정되어 상기 레버(2)를 시계방향으로 회전시키는 부세력이 작용하도록 압축되어 있는 오픈 스프링(1)과, 상기 트립 샤프트(3)에 기어 맞물려서 상기 오픈 스프링(1)에 의해 시계방향으로 회전가능하게 배설된 메인 레버(5)와, 상기 메인 레버(5)에 설치된 투스(6)와 당접되어 시계방향으로의 회전력을 받는 롤러(9)가 설치됨과 동시에, 샤프트(8a)에 회전가능하게 설치된 오픈 래치(8)와, 상기 메인 레버(5)를 정지시키도록 상기 오픈 래치(8)에 회전가능하게 롤러(9)와 당접되어 상기 오픈 래치(8)의 시계방향으로의 회전을 저지하는 스토퍼(10a)를 가진 트립 래치(10)와, 외측이 스퍼 기어(16)에 고정됨과 동시에, 투입샤프트(18)에 일단부가 고정설치된 스파이럴 스프링(17)과, 상기 투입 샤프트(18)에 배설된 투입 캠(19)과, 상기 트립 샤프트(3)에 회전가능하게 설치됨과 동시에, 상기 투입 캠(19)의 선단부와 당접되는 롤러(20)를 가진 클로즈 래치(21)와, 상기 투입 캠(19)이 시계방향으로 회전할려고 할 때에 상기 투입 캠(19)과 클로즈 래치(21)에 설치된 롤러(22)와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치(21)의 시계방향 회전을 저지하여 상기 클로즈 래치(21)와 투입 캠(19)의 정지상태를 유지하도록 스토퍼(23a)를 가진 투입 래치(23)와, 구동력을 발생하는 모터(13)와, 상기 모터(13)의 회전축에 결합되어 구동력을 감속하는 기어박스(14)와, 상기 스퍼기어(16)가 시계방향으로 회전되도록 상기 기어박스(14)에서 출력되는 구동력을 상기 스퍼기어(16)에 전달하는 스퍼기어(15)로 구성되어 있다.

상기 메인 레버(5)에는 상기 스퍼 기어(16)의 시계방향 회전에 따라 상기 스파이럴 스프링(17)의 압축회전력에 의해 상기 투입 캠(19)과 당접되도록 롤러(11)가 회전가능하게 설치되어 있다. 도면에 있어서, 미설명 부호 12는 상기 레버(2)가 시계방향으로 과도하게 회전되는 것을 규제하는 스토퍼이다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

먼저, 최초 오픈스프링(1)이 압축되어 있는 상태에서 레버(2)를 시계방향으로 회전시키려는 힘이 작용한다. 도 1에서 상기 레버(2)와 메인 레버(5)는 모두 트립 샤프트(3)에 기어 맞물림으로 연결되어 있으므로, 오픈 스프링(1)은 메인 레버(5)를 시계방향으로 회전시키려는 부세력을 발생한다.

상기 메인 레버(5)에 설치되어 있는 투스(6)와 오픈 래치(8)에 설치되어 있는 롤러(7)가 접촉되어 상기 메인 레버(5)를 시계방향으로 회전시키는 힘을 전달하나, 상기 메인 레버(5)에 설치되어 있는 롤러(9)와 트립 래치(10)의 접촉에 의해 상기 오픈 래치(5)를 지지하므로, 상기 오픈 스프링(1)에 의한 메인 레버(5)의 회전을 정지시키는 상태로 유지된다.

오픈 동작신호가 전달되어 상기 트립 래치(10)가 풀리게 되면, 상기 오픈 스프링(1)의 부세력에 의해 상기 메인 레버(5)가 상기 오픈 래치(8)를 시계방향으로 회전시키고, 상기 메인 레버(5)의 실선 위치로 이동하여 레버(2)와 연결된 차단부(4)를 오픈시킨다.

이때, 스파이럴 스프링(17)과 투입 캠(19)은 모두 투입 샤프트(18)에 고정되어 있다. 상기 투입 캠(19)이 시계방향으로 회전하려고 할 때, 상기 투입 캠(19)과 클로즈 래치(21)에 설치된 롤러(22)와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치(21)를 시계방향으로 회전시키려고 하나, 상기 투입 래치(23)에 의해 클로즈 래치(21)가 지지되어 투입 캠(19)도 정지상태를 유지한다.

상기 스파이럴 스프링(17)의 내측은 투입 샤프트(18)와 고정되어 있고, 외측은 스퍼 기어(16)와 고정되어 있으므로, 모터(13)를 회전시키면, 상기 모터(13)의 회전축에 연결된 기어박스(14)에 의해 스퍼 기어(15)를 반시계방향으로 회전시키므로, 상기 스퍼 기어(16)가 시계방향으로 회전한다.

그리고, 상기 스파이럴 스프링(17)이 상기 스퍼 기어(16)와 투입 샤프트(18)에 고정되어 있으므로, 상기 스파이럴 스프링(17)이 상기 투입 샤프트(18)를 시계방향으로 회전시키나, 상술한 바와 같이 상기 투입 샤프트(18)가 고정되므로, 상기 스파이럴 스프링(17)이 압축된다. 압축이 완료된 후 클로즈 동작신호에 의해 투입 래치(23)가 풀리면, 상기 스파이럴 스프링(17)의 압축 회전력에 의해 클로즈 래치(21)가 시계방향으로 밀어 올려지고, 투입 캠(19)은 시계방향으로의 회전을 시작한다.

따라서, 상기 투입 캠(19)은 일정 각도 회전한 후, 오픈 동작에 의해 실선으로 표시한 위치에 있는 상기 메인 레버(5)의 롤러(11)와 접촉하게 되고, 이에 따라 상기 메인 레버(5)를 반시계 방향으로 회전시켜 다시 실선 위치에 오게 한다.

그리고, 상기 투입 캠(19)은 한바퀴 회전하여, 다시 클로즈 래치(21)의 롤러(20)와 접촉하여 정지하게 된다. 이로써 1회의 동작을 마치고, 차단기의 동작인 오픈과 클로즈 동작을 수행하게 된다.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기에 의하면, 트립 샤프트에 회전가능하게 설치된 레버와, 일측이 상기 레버에 결합되고, 타측이 하우징에 고정되어 상기 레버를 시계방향으로 회전시키는 부세력이 작용하도록 압축되어 있는 오픈 스프링과, 상기 트립 샤프트에 기어 맞물려서 상기 오픈 스프링에 의해 시계방향으로 회전가능하게 배설된 메인레버와, 상기 메인레버에 설치된 투스와 당접되어 시계방향으로의 회전력을 받는 롤러가 설치됨과 동시에, 샤프트에 회전가능하게 설치된 오픈 래치와, 상기 메인 레버를 정지시키도록 상기 오픈 래치에 회전가능하게 롤러와 당접되어 상기 오픈 래치의 시계방향으로의 회전을 저지하는 스토퍼를 가진 트립 래치와, 외측이 스퍼 기어(16)에 고정됨과 동시에, 투입샤프트에 일단부가 고정설치된 스파이럴 스프링과, 상기 투입 샤프트에 배설된 투입 캠과, 상기 트립 샤프트에 회전가능하게 설치됨과 동시에, 상기 투입 캠의 선단부와 당접되는 롤러를 가진 클로즈 래치와, 상기 투입 캠이 시계방향으로 회전할려고 할 때에 상기 투입 캠과 클로즈 래치에 설치된 롤러와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치의 시계방향 회전을 저지하여 상기 클로즈 래치와 투입 캠의 평형상태를 유지하도록 스토퍼를 가진 투입 래치와, 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 결합되어 구동력을 감속하는 기어박스와, 상기 스퍼기어가 시계방향으로 회전되도록 상기 기어박스에서 출력되는 구동력을 상기 스퍼기어에 전달하는 스퍼 기어로 구성되어 있으므로, 조작력 발생원으로 스파이럴 스프링을 사용하여 큰 조작력을 발생시킬 수 있으며, 구조가 간단하고, 유지보수가 용이하다는 등의 매우 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스파이럴 스프링을 이용한 가스 차단기를 개략적으로 도시한 구조도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:오픈 스프링 2:레버

3:트립 샤프트 5:메인 레버

6:투스 7:롤러

8:오픈 래치 8a:샤프트

9:롤러 10:트립 래치

10a:스토퍼 11:롤러

13:모터 14:기어 박스

15:스퍼 기어 16:스퍼 기어

17:스파이럴 스프링 18:투입샤프트

19:투입 캠 21:클로즈 래치

20:롤러 22:롤러

23:투입 래치 23a:스토퍼

Claims (2)

1. 트립 샤프트(3)에 회전가능하게 설치된 레버(2)와, 일측이 상기 레버(2)에 결합되고, 타측이 하우징(30)에 고정되어 상기 레버(2)를 시계방향으로 회전시키는 부세력이 작용하도록 압축되어 있는 오픈 스프링(1)과, 상기 트립 샤프트(3)에 기어 맞물려서 상기 오픈 스프링(1)에 의해 시계방향으로 회전가능하게 배설된 메인레버(5)와, 상기 메인 레버(5)에 설치된 투스(6)와 당접되어 시계방향으로의 회전력을 받는 롤러(9)가 설치됨과 동시에, 샤프트(8a)에 회전가능하게 설치된 오픈 래치(8)와, 상기 메인 레버(5)를 정지시키도록 상기 오픈 래치(8)에 회전가능하게 롤러(9)와 당접되어 상기 오픈 래치(8)의 시계방향으로의 회전을 저지하는 스토퍼(10a)를 가진 트립 래치(10)와, 외측이 스퍼 기어(16)에 고정됨과 동시에, 투입샤프트(18)에 일단부가 고정설치된 스파이럴 스프링(17)과, 상기 투입 샤프트(18)에 배설된 투입 캠(19)과, 상기 트립 샤프트(3)에 회전가능하게 설치됨과 동시에, 상기 투입 캠(19)의 선단부와 당접되는 롤러(20)를 가진 클로즈 래치(21)와, 상기 투입 캠(19)이 시계방향으로 회전할려고 할 때에 상기 투입 캠(19)과 클로즈 래치(21)에 설치된 롤러(22)와의 접촉에 의해 상기 클로즈 래치(21)의 시계방향 회전을 저지하여 상기 클로즈 래치(21)와 투입 캠(19)의 평형상태를 유지하도록 스토퍼(23a)를 가진 투입 래치(23)와, 구동력을 발생하는 모터(13)와, 상기 모터(13)의 회전축에 결합되어 구동력을 감속하는 기어박스(14)와, 상기 스퍼기어(16)가 시계방향으로 회전되도록 상기 기어박스(14)에서 출력되는 구동력을 상기 스퍼기어(16)에 전달하는 스퍼기어(15)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 기어를 이용한 가스 차단기.
2. 제1항에 있어서, 상기 메인 레버(5)에는 상기 스퍼 기어(16)의 시계방향 회전에 따라 상기 스파이럴 스프링(17)의 압축회전력에 의해 상기 투입 캠(19)과 당접되도록 롤러(11)가 회전가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 기어를 이용한 가스 차단기.