KR100910296B1 - 케이지 설계를 가진 서지 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 바리스터 블록(1), 하나의 단부 체결부(3), 바리스터 블록(1)을 인장 하중으로 단부 체결부에 단단히 지지하는 강화 부재(9), 및 강화 부재(9)를 인장 하중으로 단부 체결부(3) 상에 단단히 지지하는 적어도 하나의 고정 부재(27)를 가진 서지 차단기에 관한 것으로, 고정 부재(27)는 강화 부재(9) 안으로 들어가는 적어도 하나의 엣지(29)를 갖는다. 고정 부재(27)는 바람직하게는 컷팅 링 나사 접합관이다.

Description

케이지 설계를 가진 서지 차단기{SURGE ARRESTER WITH A CAGE EMBODIMENT}

본 발명은, 예를 들어 JP 62-149511(출원 번호)로부터 알려진 바와 같이 케이지 설계를 가진 서지 차단기에 관한 것이다. 서지 차단기는, 전선에 과전압이 발생할 때 이 과전압을 접지(earth)로 발산하여, 전원 공급장치 네트워크(power supply network) 내의 다른 부품들을 보호하기 위해 전기 전원 공급장치 시스템 내의 라이브 케이블(live cable)과 접지 사이에 연결된다. 이와 같은 서지 차단기는 바리스터 블록(varistor block)의 스택(stack)을 포함하는데, 이 스택은 두 개의 접속 연결 부재 사이에 지지된다. 이러한 배열은 하우징에 수용된다.

기계 하중이 가해지더라도 바리스터 블록들이 서로 간에 잘 접촉하도록 하려면, 스택이 압력을 받아 같이 지지되어야 한다. 케이지 설계를 가진 이와 같은 서지 차단기의 경우에는, 두 개의 단부 체결부에서 장력을 받은 상태로 지지되는 강화 부재, 일반적으로 막대나 케이블, 바람직하게는 유리섬유 강화 플라스틱 막대(GFC 막대)에 의해 이것이 달성된다.

이러한 서지 차단기의 한 가지 문제는, 옥외에 설치된 서지 차단기의 경우에 발생하는 것과 같은 기계 하중의 경우에도 필요한 강도가 유지되도록 단부 체결부에 강화 부재를 단단히 부착하는 것이다.

인용된 일본 특허 출원에서는 단부 체결부에 바리스터 블록의 적재 방향으로 그루브(groove)를 제공함으로써 이러한 문제를 해결하는데, 이 그루브 안으로 강화 부재가 삽입되고, 이 강화 부재의 단부에는 단부 체결부에 있는 그루브보다 직경이 큰 너트가 나사체결되는 나사산이 구비되어 있어서, 본질적으로 맞물림 연결(interlocking connection)에 의해 강화 부재를 지지한다.

비록 이것이 서지 차단기의 효과적인 설계를 허용하지만, 나사산이 강화 부재로 사용되는 GFC 막대를, 손상시키지 않으면서 줄이는 문제를 일으킨다. 이것은 복잡하고 고가이다.

강화 부재가 어떻게 서지 차단기의 단부 체결부에 고정될 수 있는가에 관하여 유럽 특허 출원 EP 93 915 343.3으로부터 다른 의견들이 알려져 있다. 특히, 이 문헌은 강화 부재가 강화 부재의 길이 방향에 대하여 직각으로 연장하고 막대를 통해 무나사산(unthreaded) 구멍을 지나는 핀이나 나사에 의해 단단히 지지될 것을 제안한다. 이렇게 되면 핀과 나사는 단부 체결부의 적절한 리세스(recess)나 나사 구멍에 유지된다.

강화 부재로 사용되는 GFC 막대의 연장 방향에 대해 직각 방향으로 구멍을 형성하는 것이 이 막대에 나사산을 내는 것보다 훨씬 더 간편하지만, 이 구성은 구멍 영역에서 강화 부재가 찢어져 약화되는 위험을 초래한다.

인용된 유럽 특허 출원은 또한 쐐기로 단부 체결부에 강화 부재를 고정하는 선택안을 제시한다. 이러한 목적으로, 바리스터 블록의 스택 중앙 방향으로 점점 가늘어지는 쐐기가 각 강화 부재와 이에 대응하는 단부 체결부의 경사진 표면 사이 에 배치되고, 이 둘은 단부 체결부의 바깥 부분에 의해 방사상 압력으로 함께 지지된다. 강화 부재에 인장 하중이 가해지면, 함께 끌어 당겨지는 쐐기에 정지 마찰이 발생하여, 강화 부재가 관련 쐐기와 단부 체결부 사이에 마찰 잠금(friction lock) 또는 끼워맞춤(force fit)으로써 지지되록 보장한다.

또한, DE 199 40 939는, 단부 체결부에 있는 원뿔 구멍 안으로, 바리스터 블록의 스택 중앙 방향으로 원뿔모양으로 가늘어지고 움직이는 측벽을 가지며 클램핑 슬리브로서, 인용된 유럽 특허 출원에서과 유사한 방식으로 마찰 잠금 연결 또는 끼워맞춤 연결로써 인장력 하에서 관련된 강화 부재를 단단히 지지하는 슬리브(sleeve)를 삽입함으로써 단부 체결부에서 강화 부재를 지지하는 선택안을 제시한다.

마지막으로, WO 00/55869는, 강화 부재의 단부에 압착 슬리브(crimp sleeve)를 제공하여, 이것들이 가이드 그루브를 통해 단부 체결부로 미끄러지지 못하도록 하는 것을 제안한다.

강화 부재가 단부 체결부에서 마찰 잠금 또는 끼워맞춤으로써 지지되는 전술한 모든 문헌의 경우에는, 필요한 인장 강도를 적용하기가 어렵다. 특히 서지 차단기가 굽힘 하중을 받을 때는 서지 차단기의 일측에 매우 강한 인장력이 발생한다.

강화 부재가 인장된 상태로 지지되어 있는 동안 압착 슬리브가 적용되어야 하므로, 압착 슬리브를 가진 서지 차단기를 제조하는 것은 어렵다. 또한, 크림핑 공정(crimping process)은 분명하지 않게 막대를 손상시키는 결과를 초래한다.

나사에 의해 강화 부재가 단부 체결부에서 지지되는 이러한 서지 차단기의 경우에는, 나사 영역에서 강화 부재의 상당한 약화를 불가피하게 한다.

따라서 본 발명의 목적은 이렇게 케이지 설계를 가진 유형의 서지 차단기를 제공하는 것으로, 이 차단기는 제조가 쉽고, 강화 부재가 단부 체결부에서 단단히 고정되는 것을 보장한다.

이러한 목적은, 적어도 하나의 바리스터 블록, 적어도 하나의 단부 체결부,바리스터 블록을 단부 체결부에 단단히 지지하는 적어도 하나의 강화 부재, 강화 부재를 단부 체결부에 단단히 지지하는 적어도 하나의 고정 부재를 포함하는 서지 차단기에 의해 달성되는데, 고정 부재는 강화 부재 안으로 들어가는 적어도 하나의 엣지를 갖는다. 종속항들은 본 발명의 다른 유리한 점들에 관한 것이다.

첨부된 도면들과 연계하여 살펴보면 더 잘 이해되듯이 본 발명의 실시예의 대상들과 특징들 및 부수적인 장점들의 다양한 예들이 충분히 이해될 것이며, 동일한 도면 부호들은 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분들을 나타낸다.
본 발명은 다양한 형태의 실시예가 가능하며, 본 명세서는 본 발명의 한 예시로 여겨지고, 도시된 특정 실시예에 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 이해하면서, 도면과 이하에서 바람직한 실시예를 설명한다. 또한 본 명세서의 이 부분의 제목, 즉 "발명의 상세한 설명"은 미국 특허청의 조건과 관련된 것이며, 여기에 제시된 주제를 제한하려는 것이 아님을 이해해야한다.
본 명세서에서, "a" 또는 "an"은 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 역으로, 복수의 항목에 대한 참조는 때에 따라 단수를 포함하게 된다.

도 1은 외부 하우징이 부분적으로 제거된, 이러한 유형의 서지 차단기의 개관도이다.

도 2는 단부 체결부를 가진, 전개도의 형태의 본 발명에 따른 서지 차단기의 케이지를 도시한다.

도 3은 도 2의 선 A-A 상의 단면도를 도시한다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명에 따른 서지 차단기에서 사용되는, 컷팅 링(cutting ring)을 가진 고정 부재의 원리를 도시한다.

도 5는 본 발명에 따른 서지 차단기의 또 다른 형태를 도시한다.

도 6은 도 5에 도시된 컷팅 부재를 가진 막대의 상세도를 도시한다.

도 1에 도시된 케이지 설계를 가진 서지 차단기는 적어도 하나의 바리스터 블록들(1)을 포함한다. 바리스터 블록(1)으로는 전압 종속 저항(가변 저항)을 가진 알려진 세라믹 웨이퍼들이 사용될 수 있다. 전압이 낮으면, 이것들은 고전압에서 큰 전도성을 띄면서, 사실상 완벽한 아이솔레이터(isolator)로서 작동한다. 종래에 이용가능한 바리스터 블록은 아연 산화물(ZnO) 기반에서 제작되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 유형의 아연 산화물 서지 차단기에 한정되지 않고, 예를 들어 바리스터 블록용으로 실리콘 카바이드(silicone carbide)뿐만 아니라, 다른 금속 산화물도 사용이 가능하다. 또한, 서지 차단기의 길이를 각 목적의 조건에 맞도록 하기 위해 바리스터 블록들(1)과 더불어 다른 블록들, 예를 들어 금속 블록이나 스파크 블록을 스택에 포함할 수 있다.

종래의 바리스터 블록들(1)은, 예를 들어 직경 5 cm, 높이 약 4 cm의 원형 실린더 형태를 갖는다. 보다 나은 접촉을 보장하기 위해 바리스터 블록(1)의 양측에 상세히 도시하지 않은 알루미늄 전극이 이용된다. 마찬가지로 접촉을 더 향상시키기 위해, 바리스터 블록들(1) 사이에 미도시된 얇은 알루미늄 디스크를 배치하는 것도 일반적이다.

이와 같은 바리스터 블록들(1)과 가능한 경우 금속 블록들을 차곡차곡 적재하여 형성된 스택은 도 1에 도시된 서지 차단기의 케이지에 있는 두 개의 단부 체결부(3) 사이에 지지된다. 단부 체결부(3)는 일반적으로 알루미늄이나 스테인리스 스틸로부터 형성되고, 예를 들어, 서지 차단기 밖으로 돌출하여 바리스터 블록들(1)과 양호한 전기 접촉을 이루는 중앙 나사(4)에 의해 기존의 전기 설비나 전력 공급장치 네트워크에 쉽게 포함될 수 있도록 설계된다.

환경 보호를 위해, 이러한 서지 차단기는 종종 실리콘(silicone)으로 구성된 외부 하우징(5)에 의해 둘러싸인다. 하우징은 스프레이나 캐스팅에 의해 형성되기도 한다.

전류 연면거리(current creepage distance)를 증가시키기 위해, 하우징(5)의 외부에 스크린(7)이 형성된다.

기술된 바와 같이, 이러한 서지 차단기는 옥외 환경에서 사용될 때 상당한 굽힘 모멘트를 받는다. 따라서, 비교적 큰 기계 하중이 가해져도 바리스터 블록들(1) 사이에, 그리고 단부 체결부와, 접촉이 유지되도록 보장해야 한다. 이를 달성하기 위해, 일반적으로 유리섬유 강화 플라스틱 막대나 케이블들(9)이 강화 부재로서 두 개의 단부 체결부(3) 사이에 클램핑된다. 이것들은 인장 하중으로써 두 개의 단부 체결부 사이에 바리스터 블록들(1)을 함께 지지한다. 또한, 온도 변화 등이 있는 경우에도 접촉을 보장하기 위해 바리스터 블록들(1)의 스택에 때때로 스프링 부재도 삽입된다.

이하에서는 고정 부재를 막대(9)라고 부르며, 본 발명에 어떠한 제한이 있는 것으로 보기 위한 것이 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예에 대한 서지 차단기의 "케이지"를 도시한다. 더 나은 도시를 위해 바리스터 블록들(1)과 스택의 다른 부품들은 생략되었다. 본 실시예를 설명하기 위해 두 개의 단부 체결부(3) 중 하나는 전개된 형태로 도시되어 있다. 도 3은 선 A-A 상의 단면도를 도시한다.

도 2 및 도 3에서는, 8개의 막대(9)가 단부 체결부(3)의 둘레를 따라 일정한 각도 간격으로 배치되어 있다.

단부 체결부(3)는 제1 부분(3A)과 제2 부분(3B)을 포함한다. 제1 부분(3A)는 유리섬유 강화 막대(9)에 대해 8개의 무나사산(unthreaded) 구멍(11)을 갖고, 마찬가지로 클램핑 나사(15)에 대해 8개의 유나사산(threaded) 구멍(13A)을 가지며, 무나사산 구멍(11)과 유나사산 구멍(13A)은 단부 체결부의 제1 부분(3A) 둘레를 따라 교대로 배열된다. 클램핑 나사 연결부와 막대(9)의 정확한 수는 필요에 따라 본 기술 분야의 당업자에 의해 선택된다. 원칙적으로, 예를 들어 바리스터 블록들(1)이 링의 형태일 때, 단 하나의 클램핑 나사 및/또는 단 하나의 (중앙 막대)로 처리하는 것이 가능하다. 그러나 3개 이상의 막대가 단부 체결부의 둘레를 따라 분포하고, 바리스터 블록들(1)이 (원형) 실린더 디스크 형태인 배열이 바람직하다.

도 2에 도시된 실시예의 제2 부분(3B)은, 클램핑 나사(15)에 대해 상응하는 8개의 관통 구멍(13)과, 막대(9)의 상단부를 지지하기 위한 일측으로만 개방된 8개의 리세스(17)를 갖는다.

단부 체결부(3)의 제1 부분(3A)은 중앙 구멍(19)을 가진 링의 형태이다. 제2 부분(3B)은 그 중앙에 제1 부분(3A)에 있는 링에 맞물릴 수 있는 가이드 튜브(21)을 갖는다. 가이드 튜브(21)은 그 내측에, 다른 큰 나사(25) 또는 볼트가 나사체결될 수 있고, 조립 후에 막대가 인장 하중을 받는 상태에서 바리스터 블록들(1)의 스택을 단단히 지지하는 암나사(23)가 구비된다.

고정 부재(27)는 각 막대(9)의 각 단부에 체결된다. 이 고정 부재(27)는 막대(9)에 단단히 연결되고, 인장 하중이 가해질 때 막대(9)가 단부 체결부(3)에 단 단히 고정된 상태로 있도록 보장한다.

이러한 고정 부재(27) 중 하나가 도 3 및 도 4에 단면의 형태로 도시되어 있다. 이 도면들은 이 바람직한 실시예에서 이 고정 부재(27)가 단부 체결부의 제2 부분(3B) 및 제1 부분(3A)과 어떻게 상호작용하는지도 도시한다.

도 3에서 볼 수 있듯이, 단부 체결부의 제1 부분(3A)에 있는 무나사산 구멍(13)은 바리스터 블록들(1) 측에 협소한 제1 구역을 갖고, 제2 부분(3B) 측에 넓은 제2 구역을 가지며, 이것들은 원뿔 구역을 통해 서로 연결된다. 비록 도 3이 원뿔 구역을 도시하지만, 이것은 필수적인 것이 아니며, 단순한 숄더(shoulder)나 계단이 마찬가지로 사용될 수 있다. 무나사산 구멍(11)은, 그 협소 구역에서 막대(9)를 가깝게 에워싸고, 그 넓은 구역에서 고정 부재(27)를 부분적으로 지지하도록 설계되어야 한다. 원뿔 구역이나 숄더는, 고정 부재(27)가 단부 체결부(3)에서 단단히 맞물림(interlocking) 방식으로 고정되도록 하기 위해 고정 부재(27)의 외부 윤곽에 상보적이도록 설계된다.

마찬가지로, 단부 체결부의 제2 부분(3B)에 있는 리세스(17)에는 제2 부분(3B)과 대면하는 개방된 측에 넓은 제1 구역이 구비되고, 폐쇄된 단부에는 원뿔 모양으로 가늘어지는 구역이 구비된다. 리세스(17) 및 무나사산 구멍(11)의 크기는 맞물림 방식으로 고정 부재(27)를 지지할 수 있는 크기이다. 도 3의 바닥에 이것이 도시되어 있다.

예를 들어, 고정 부재(27)로서 1930년대 이래로 알려진, 상업적으로 이용가능한 "에르메토 나사 체결(Ermeto screw fitting)"이 사용될 수 있다.

이와 같은 에르메토 나사 체결은 유압 파이프의 연결 엔지니어링에 사용되고, 특히 파커-에르메토(Parker-Ermeto) 회사로부터 상업적으로 이용가능하다.

이러한 경우의 고정 부재(27)는 막대(9)에 얹히는 적어도 하나의 엣지(29)를 갖고, 인장 하중의 방향과 반대 방향으로 경사진다.

도 4는 본 발명에 따른 고정 부재(27)의 본 실시예의 상세도를 도시한다.

고정 부재(27)의 도시된 실시예는 세 부분, 제1 컷팅 링 부재(27A), 클랭핑 슬리브(27B), 및 제2 컷팅 링 부재(27C)를 갖는다. 두 개의 컷팅 링 부재(27A, 27C)는 도시된 실시예에서 물리적으로 일치하며, 내부 직경이 막대(9)의 외부 직경과 맞는 슬리브를 포함한다. 도시된 실시예에서는, 두 개의 컷팅 링(29) 또는 엣지가 각 경우에 컷팅 링 부재(27A, 27C)의 슬리브 내부에 형성되고, 사용 중에 막대(9)의 표면 안으로 들어간다(cut into). 엣지는 바람직하게는 의도된 인장 하중의 방향에 반대되는 방향으로 경사진다. 컷팅 링 부재(27A, 27C)의 재료는 특정한 양의 탄성을 갖는다. 컷팅 링에는 슬릿이 구비되기도 한다.

컷팅 링 부재(27A, 27C)의 외부 윤곽은 컷팅 링의 영역에서 원뿔형이며, 그 직경은 의도하는 인장 하중의 방향으로 증가한다.

클랭핑 슬리브(27B)는 원뿔 모양으로 가늘어지는 내부 형상을 갖는데, 이 형상은 컷팅 링 부재(27A, 27C)의 외부 윤곽에 상보적이다. 클랭핑 슬리브(27B)와 컷팅 링 부재(27A)가 맞물리도록 되어 막대(9)의 축 방향으로 함께 눌리면, 컷팅 링 부재(27A)의 외부 윤곽과 클랭핑 슬리브(27B)의 내부 형상의 상보적인 경사로 인해 컷팅 링들이 막대(9) 안으로 전진하여 막대에 끼인다. 따라서, 커팅 링 또는 링들 의 각도 위치는, 인장 하중이 막대에 가해질 때 훨씬 더 큰 정도까지 증가하는 막대(9)와 컷팅 링 사이의 맞물림 연결이 발생하여, 이를 더 단단히 지지한다. 1930년대 이래로 유압 파이프의 연결에 사용되어온 이러한 잘 알려진 컷팅 링 원리는, 인장 하중이 가해질 때 막대(9)에 우수하게 지지된다.

전술한 바와 같이, 도 4는 제2 컷팅 링 부재(27C)를 도시한다. 이 작업은 단부 체결부의 제2 부분(3B)에 있는 리세스(17)에 의해 수행되므로, 이 컷팅 링 부재(27C)에 대해 특별한 클램핑 슬리브가 제공되지 않는다.

도 4에서, 각 컷팅 링 부재(27A, 27C)는 두 개의 컷팅 링(29)을 갖는다. 컷팅 링이 하나만 있거나 3개 이상의 컷팅 링을 가진 것들도 마찬가지로 가능하다.

컷팅 링 부재(27A, 27C)는, 의도한 인장 하중의 방향을 마주하는 컷팅 링 부재(27A, 27C)의 단부에의 내부가 매끄럽도록 설계되며, 의도한 인장 하중의 방향으로 직경이 감소하는 비교적 가파른 제2 콘(cone)에 의해 외부 윤곽이 폐쇄된다.

이 제2 콘은 클램핑 슬리브(27B)나 단부 체결부(3)의 제1 부분(3A)에 있는 무나사산 구멍(11)의 대응하는 구역과 연관된다. 컷팅 링 부재(27C) 및/또는 클램핑 슬리브(27B) 및 또는 컷팅 링 부재(27A) 및 단부 체결부(3)의 제1 부분(3A)의 축 클램핑은 이러한 형상으로 인해 컷팅 링 부재(27A, 27C)의 변형을 일으키고, 이것은 컷팅 링 부재(27A, 27B)와 막대(9) 사이에 강제 끼워맞춤(force-fitting) 연결을 일으킨다. 파이프 연결에 관한 컷팅 링 기술에서는, 이러한 컷팅 링들은 유압액(hydraulic fluid)에 대한 추가적인 밀봉을 위해 사용된다.

비록 이러한 강제 끼워맞춤 연결도 막대(9)가 고정 부재(27)에서 지지되는 데 기여하지만, 이것은 본 발명에 대하여 부수적인 의미를 지니고, 전혀 없을 수도 있다. 예를 들어, 컷팅 링 부재(27A, 27C) 상에 제2 콘이 있을 필요가 없다. 이렇게 되면, 무나사산 구멍(11) 상의 클램핑 슬리브(27B)도, 예를 들어 간단한 숄더나 계단을 가지고 상보적인 제2 콘 없이 설계될 수 있다.

이러한 컷팅 링 연결은, 컷팅 링(29)이 막대(9) 안으로 그다지 깊이 들어오지 않기 때문에 막대(9)의 약화를 일으키는 심각한 손상을 피하는 것이 가능하다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 컷팅 링(29)이 하나씩 뒤쪽으로 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 서지 차단기의 조립을 위해, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 바리스터 블록들(1)의 스택과, 선택적으로 금속 블록들이 두 개의 단부 체결부(3)의 제1 환형 부분(3A) 사이에 배열된다. 그 다음, 막대(9)가 무나사산 구멍(11)을 관통하는데, 이것들은 이러한 목적으로 단부 체결부(3)의 제1 부분(3A)에 제공된다.

스택의 일측에는, 막대(9)가 표준(standard) 길이를 갖도록 배치되고, 고정 부재(27)가 눌린다. 그 다음, 단부 체결부의 제2 부분(3B)이 이 측에 적용된다. 단부 체결부의 제1 및 제2 부분들(3A, 3B)는, 단부 체결부의 제2 부분(3B)에 있는 무나사산 구멍(13)을 통해 연장하고, 단부 체결부의 제1 부분(3A)에서 무나사산 구멍(13A)에 맞물리는 제1 클램핑 나사(15)에 의해 서로 단단히 클램핑된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단부 체결부의 두 부분은, 대응하는 리세스에서 고정 부재(27)를 완전히 지지하고, 이를 에워싸도록 설계되어 있다.

그 다음, 단부 체결부에 있는 중앙 개구를 통해 클램핑 나사(25)가 나사체결되어, 바리스터 블록들(1) 또는, 알루미늄이나 스테인리스 스틸로 구성되고 최상부 바리스터 블록(1)과 단부 체결부(3) 사이에 위치하는 캠 디스크 상에 놓인다.

그 다음, 막대(9)에는 바리스터 스택의 대향 측에 고정 부재(27)가 구비된다.

이 경우에도, 단부 체결부(3)의 제2 부분(3B)은 앞서 논의한 바와 같이 제1 클램핑 나사(11)에 의해 체결되어 제1 부분(3A)에 대해 클램핑된다.

큰 제2 클램핑 나사(25)는 단부 체결부(3)의 중앙 나사산을 통해 전진하여, 대응하는 디스크 캠이나 최상부 바리스터 블록 위에 놓인다. 하부 및 상부 중앙의 큰 클램핑 나사(25)는 토크 렌치를 이용하여 조여져서, 바리스터 블록들의 스택이 정해진 압력으로 함께 지지된다.

그 다음, 이러한 방식으로 형성된 케이지에 외부 하우징이 구비된다. 이것은 압출(extrusion) 코팅 또는, 바리스터 블록들의 스택, 막대(9), 및 단부 체결부(3)의 캡슐화에(encapsulation) 의해 유리하게 이루어진다. 플라스틱 외부 하우징 재료로서는 저점성 실리콘이 적절한 것으로 밝혀졌다. 이와 같은 저점성 실리콘은 상업적으로 이용가능하고, 하우징에 대한 선행 기술에서 이미 사용되었다.

스크린(7)은 하우징(5)이 형성될 때 동시에 놓일 수 있다. 이에 대한 또 다른 대안으로는, 우선 하우징을 실린더형으로 설계한 다음, 스크린(7)을 별도로 제작하는 것이 가능하다. 그 다음, 스크린(7)은 기계 스트레인 릴리프(mechanical strain relief) 및/또는 접착 접합에 의해 하우징(5)에 체결될 수 있다. 스크린(7) 의 별도 체결은 인정되는 바와 같이, 서지 차단기의 비용을 증가시키는 추가적인 공정을 나타내지만, 이것은 오물로 인해 연면 전류(creepage current)가 발생할 수 있는 서지 차단기 상의 길이 방향 균열(seam)을 막는 것을 가능하게 한다.

도 5는 본 발명에 따른 서지 차단기의 또 다른 실시예를 도시한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 대조적으로, 막대(9)는 원형 단면을 갖지 않는다. 도 5에 도시된 막대(9)의 형상은 바리스터 블록들(1)의 스택의 외부 윤곽과 맞는다. 그래서, 동일한 인장 강도에 대해 막대(9)가 덜 두껍기 때문에, 서지 차단기의 외부 하우징(5)은 전체적으로 더 얇게 설계될 수 있다. 저점성 실리콘은 고가이므로, 이것이 유리하다.

그러나, 예를 들어, 원형 토막 형태를 한, 이와 같은 유리섬유 강화 막대(9)를 사용할 때, 컷팅 링 연결 원리는, 막대를 둘러싸는 하나의 연속적인 컷팅 링 대신 윤곽이 막대(9)와 맞는 하나 이상의 컷팅 블레이드(31)가 제공되도록 수정되어야 한다. 이것은 도 5에 단면의 형식으로 도시되어 있다.

도 6은 본 실시예의 단부 체결부(3)와 고정 부재(27)의 특징들을 상세히 도시한다.

도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 단부 체결부(3)는 다시 한번 두 부분으로부터 형성된다. 내부 부분(3C)은 환형이나 중공 실린더의 형태로 설계되고, 클램핑 나사(25)가 연장하여 통과할 수 있는 암나사(31)를 갖는다. 가이드 그루브는 도 6에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 이 내부 부분을 따라 형성되고, 그 윤곽은 막대(9)와 일치한다. 단부 체결부의 내부 부분(3C)는 컵 형태인 단부 체결부의 외부 부분(3D)에 의해 에워싸이고, 컵의 내부 직경은 그루브 바깥 영역에 있는 내부 부분의 외부 직경과 맞는다. 컵 형태인 외부 부분(3D)은 약간 원뿔형으로 되어 의도한 인장 하중의 방향, 즉 바리스터 블록들(1)의 스택의 중앙으로 가늘어지도록 설계된다. 쐐기(33)는 막대(9)의 단부 체결부의 외부 부분(3D) 사이에 체결되고, 마찬가지로 바리스터 블록들(1)의 스택의 중앙으로 가늘어진다.

막대(9)와 대면하는 쐐기(33)의 측 상에는 하나 이상의 컷팅 블레이드(29)가 막대(9)의 길이 방향에 대하여 가로지르는 방향으로 형성되고, 이러한 컷팅 링(29)은 바리스터 블록들의 스택의 중앙을 향하여 의도한 인장 하중에 대향하는 방향으로 예각을 이룬다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 유리섬유 강화 막대(9)의 형상에 마찬가지로 맞는 상보적인 컷팅 블레이드(29A)가 단부 체결부의 내부 부분(3C)에 있는 가이드 그루브에 형성될 수도 있다.

복수의 컷팅 블레이드(29)는, 바람직하게는 쐐기(33)와 단부 체결부(3)의 내부 부분 모두에 형성된다.

인장 하중이 가해질 때, 막대(9)는 한편으로 쐐기(33)에 의해 단부 체결부의 내부 부분(3C)과 외부 부분(3D) 사이에 강제 끼워맞춤으로 지지된다. 막대(9)는 다른 한편으로 맞물림 방식으로 컷팅 블레이드(29)에 의해, 한편으로 쐐기(33)와 막대(9) 사이에, 그리고 다른 한편으로 단부 체결부의 내부 부분(3C)과 막대(9) 사이에 더 지지된다.

도 2 내지 도 4에 도시될 실시예들에 대한 본 실시예의 장점은 조립 공정이 단순화되었다는 것이다. 일단 두 개의 단부 체결부(3)에 막대(9)가 제공되고, 바리 스터 블록들의 스택 둘레에 배열되면, 쐐기(33)는 컵의 형태인 단부 체결부의 외부 부분(3D)의 바닥면에서 적절한 개구(37)를 통해 전진될 수 있다. 일단 쐐기(33)가 안으로 들어가면, 전제 구조물은 단부 체결부의 내부 부분(3C)의 중앙을 통해 클램핑 나사(25)에 의해 여기에 가해지는 필요한 압력을 가질 수 있다.

그 다음, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 외부 플라스틱 하우징(5)이 체결된다.

비록 도 5 및 도 6에 도시된 실시예는 가이드 그루브(35)가 형성된 단부 체결부의 내부 부분(3C)을 도시하지만, 이것은 필수적인 것이 아니다. 이것 대신 또는 이것과 더불어서, 단부 체결부의 외부 부분(3D)에도 가이드 그루브가 구비되거나, 가이드 그루브(35)가 완전히 생략될 수도 있다. 그러나 이러한 경우, 단부 체결부의 내부 및 외부 부분 사이에 틈이 존재하게 되는데, 이렇게 되면 틈은 하우징(5)이 형성되는 동안 실리콘 고무(silicone elastomer)로 채워져야 한다.

또 다른 장점에 따라, 단부 체결부에서 막대(9)의 더 큰 고정을 위해 접착제를 추가적으로 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 가장 늦게 논의된 실시예의 경우, 단부 체결부의 외부 및 내부 부분 사이의 틈은, 이 틈이 접착제로 완전히 채워질 때까지 접착제로 채워질 수 있다.

비록 본 발명의 바람직한 실시예들이 상기에 기술되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 특히 컷팅 블레이드 또는 컷팅 링의 수는 필요한 만큼 자유롭게 선택할 수 있다. 막대의 외부층 안으로 컷팅 링을 들여 넣음으로써 이루는 컷팅 링의 맞물림 연결과 더불어서, 또는 이것 대신, 유연한 컷팅 링의 사용도 과도한 인장 강도가 예상되지 않는 가운데 막대의 표면에 손상을 입히지 않고 클램핑함으로써 강제 끼워맞춤 연결이 달성되도록 해준다. 예를 들어, 이것은 서지 차단기가 직접적으로 체결된 하우징(5)을 제공받지 않고, 유리섬유 강화 플라스틱으로 구성된 튜브나 세라믹 설계 안에 소위 튜브형 설계를 가진 서지 차단기로서 삽입되는 상황이다. 이러한 경우, 상당한 비율의 기계적인 힘이 튜브 자체에 의해 흡수되고, 막대는 추가적인 안정화 부재로서만 사용되어, 예상되는 인장 하중이 감소한다.

비록 단부 체결부에 대한 막대의 고정이 도시된 실시예들에서 각 경우에 바리스터 블들의 스택의 양측에 동일한 방식으로 실행되었지만, 이것은 필수적인 것이 아니다. 예를 들어, 유리섬유 강화 막대 대신 케이블이 사용될 수도 있는데, 이렇게 되면 케이블은 단부 체결부 중 하나에 대해 고정할 목적으로 숄더 위로 넘겨지고, 대향 단부 체결부에 대해서만 본 발명에 따른 고정 부재에 의해 고정된다.
여기에서, 전술한 실시예들은 본 발명의 기술 사항의 이해를 용이하게 하기위해 제시되었다. 따라서, 전술한 실시예들에 제시된 각 부재들은 본 발명의 기술 범위에 속하는 모든 설계 수정과 그 등가물들을 포함하도록 되어 있다.
상기 내용은 본 발명의 원리만 설명하는 것으로 간주한다. 또한, 본 기술 분양의 당업자들에게는 수많은 수정과 변경이 쉽게 일어나므로, 본 발명을 도시되거나 설명된 정확한 구성과 작동에 한정하는 것은 바람직하지 않고, 따라서 모든 적절한 수정과 그 등가물들은 본 발명의 범위에 들어오게 된다.

Claims (14)

1. 적어도 하나의 바리스터 블록;

   알루미늄으로 형성되는 적어도 하나의 단부 체결부;

   상기 바리스터 블록을 상기 단부 체결부에 단단히 지지하는 적어도 하나의 강화 부재;

   상기 강화 부재를 상기 단부 체결부에 단단히 지지하는 적어도 하나의 고정 부재를 가진 서지 차단기로서,

   상기 고정 부재는 상기 강화 부재에 끼이는 적어도 하나의 엣지를 갖는, 서지 차단기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 바리스터 블록 또는 블록들은 금속 산화물, 바람직하게는 ZnO로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 서지 차단기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 서지 차단기는 적어도 하나의 스크린을 가진 하우징을 갖는, 서지 차단기.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 강화 부재는 인장 하중으로 상기 단부 체결부와 상기 바리스터 블록을 지지하는 유리섬유 강화 플라스틱 막대나 케이블인, 서지 차단기.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 고정 부재의 엣지는, 상기 유리섬유 강화 플라스틱 막대나 케이블을 에워싸고 그 표면에 끼이는 컷팅 링인, 서지 차단기.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 고정 부재는 상기 단부 체결부 상의 대응하는 경사진 표면과 상호작용하는 쐐기이고, 엣지는 상기 강화 부재와 마주보는 상기 쐐기의 측에 컷팅 블레이드의 형태이며, 상기 쐐기와 상기 경사진 표면에 의해 인장 하중을 받으면 상기 강화 부재에 끼이는, 서지 차단기.
11. 청구항 1에 있어서,

    복수의 엣지가 하나의 고정 부재 상에 형성되고, 상기 강화 부재와 상호작용하는, 서지 차단기.
12. 청구항 1에 있어서,

    상기 고정 부재는 맞물림 방식으로 상기 강화 부재와 상기 단부 체결부에 연결되는, 서지 차단기.
13. 청구항 1에 있어서,

    인장 하중에 대향하는 방향으로 상기 고정 부재에 상기 엣지가 끼이는, 서지 차단기.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 강화 부재는 유리섬유 강화 플라스틱 재료로 구성된 튜브형 토막인, 서지 차단기.

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