KR101003307B1 - 가스절연개폐장치용 안전 파열판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연개폐장치용 안전 파열판에 관한 것으로, 상세하게는 박판 돔형 디스크와 보강판 돔형 디스크로 구성한 가스절연개폐장치용 안전 파열판을 개선한 것으로,

상기의 보강판 돔형 디스크는 새로운 절단시스템을 도입하여 톱니와 졸대 패턴을 일정하게 절단하여 제작하였으며, 한계 압력 이상으로 압력이 상승하는 경우, 박판 돔형 디스크가 보강판 돔형디스크에 고안된 졸대 사이의 톱니 부분에 절단되어 졸대 사이에 발생하는 틈새 구멍으로, SF-6 가스를 배출하는 안전 파열판을 제공하며,

가스절연개폐장치에 사용자의 원하는 가스 분출 위치에 부착시켜 인명피해를 없애고자 특정압력이상으로 급격히 상승하게 되었을 때 압력용기가 파손되는 것을 방지해주므로 인해 엄청난 손실이나 불편함을 방지할 수 있도록 한 것이다.

파열판, 안전베인, bursting disk, Rupture disc, Explosion vent panel

Description

가스절연개폐장치용 안전 파열판{Bursting disk for gas insulated switchgear}

본 발명은 가스절연개폐장치용 안전 파열판에 관한 것으로, 상세하게는 가스절연개폐장치 내부의 예기 하지 않은 고장으로 인하여 급격한 압력상승에 대응할 수 있도록, 안전한계 및 적정압력 이상으로 압력이 가해질 때 초과 압력을 안전한 외부 장소로 배출시켜, 기기의 파손을 방지하고 대형 사고나 인명피해를 방지할 수 있도록 한 가스절연개폐장치용 안전 파열판에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 가스절연개폐장치에는 절연을 목적으로 공기 내지 SF-6의 가스를 사용하게 된다. 하지만, 공기보다 SF-6 가스가 절연효과가 3배 이상이고 여기에 압력을 가하면 그 효과는 증가한다.

따라서 기존보다 적은 공간으로 절연효과를 나타낼 수 있어 가스절연개폐장치에 많이 사용되고 있는 실정이다. 하지만, 일정압력이 유지되면 문제가 발생하지 않지만 전기적 사고로 인해 쇼트가 발생할 시에는 에너지가 급증하여 온도가 상승하여 내부압력이 급격히 증가하고 압력용기는 폭발에 이르게 된다.

이는 환경적이나 인명피해로 이어질 뿐 아니라 막대한 경제적 손실을 생각하면, 수천억 원이라는 천문학적, 피해는 이루 말할 수 없을 것이다.

이에 가스절연개폐장치의 급격히 증가하는 압력을 해소하고자 종래기술들로서 일반 스프링식 안전밸브로는 예고치 않은 급격한 압력상승을 해결하기 힘든 경우와 다른 파열판의 경우 파열될 때의 조각들이 막힘으로 인해 원활한 압력감소가 되지 않거나 그 조각에 의한 인명피해를 입는 등의 폐단 등이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 폐단을 해소하기 위해 가스절연개폐장치에 순간적으로 많은 방출이 필요한 부분이나 방출시 피해가 없는 부분에 캐스킷과 본 발명품을 밀착시켜 볼트로 고정하여 일체가 되게 형성하고 급격한 압력 상승 시에 안전하게 미리 파열되어 압력용기 전체의 파손을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 박판 돔형 디스크와 보강판 돔형 디스크로 구성한 가스절연개폐장치용 안전 파열판을 개선한 것으로,

상기의 보강판 돔형 디스크에 톱니와 졸대 패턴을 일정하게 절단하여 형성하여, 한계 압력 이상으로 압력이 상승하는 경우, 보강판 돔형디스크에 형성된 졸대 사이의 톱니 부분에 박판 돔형 디스크가 절단되어 졸대 사이에 발생하는 틈새 구멍으로, SF-6 가스를 배출하는 안전 파열판을 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 가스절연개폐장치에 사용자의 원하는 가스 분출 위치에 부착시켜 인명피해를 없애고자 특정압력이상으로 급격히 상승하게 되었을 때 압력용기가 파손되는 것을 방지해주므로 인해 엄청난 손실이나 불편함이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 기준압력을 수용할 수 있는 볼록한 돔 형태 박판 돔형 디스크(1)와 보강판 돔형 디스크(2)로 구성한 가스절연개폐장치용 안전 파열판의 구성에서, 상기의 보강판 돔형 디스크(2)의 중앙부분에 톱니(3)와 졸대(4) 패턴을 일정하게 절단하여 형성하고, 상기의 톱니(3)와 졸대(4) 패턴에 압력이 전달되면 졸대(4)에 의해서 버티다가 한계 압력이상 상승 시에 졸대(4)에 갑작스런 좌굴에 의해 돔 형태가 역 변형을 유도하여, 상기의 상승한 압력으로 박판 돔형 디스크(1)는 보강판 돔형 디스크(2)에 형성된 졸대(4)와 졸대(4) 사이의 톱니(3) 부분에 절단되어 발생하는 틈새 구멍으로, SF-6 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 보강판 돔형 디스크(2)와 박판 돔형 디스크(1)를 서로 밀착해 플랜지 부분을 압접하여 일체형으로 고정한다.

이와 같이 된 본 발명은 압력이 분출하는 쪽에 볼록 부분이 향하도록 장착되면 가스는 박판 돔형 디스크(1)에 의해 기밀이 유지되고 압력은 보강판 돔형 디스크(2)에 의해 유지될 수 있다.

본 발명은 적정압력을 초과하면 보강대 돔형 디스크(2)에 의도적으로 만든 졸대(4) 부분이 순간적으로 좌굴에 의한 역 변형되어 밀착된 박판 돔형 디스크(1) 는 보강대 돔형 디스크(2)의 중앙부분이 프레스의 펀치 역할로 찍어 내리면서 그 부위가 절단되어 졸대(4)와 졸대(4) 사이의 틈새 구멍을 발생시켜 SF-6 가스를 배출하는 것이다.

본 발명에서 상기의 안전 파열판을 구성하는 톱니(3) 및 졸대(4) 패턴의 상세구성을 보면 절단면적비율은 아래와 같다.

디스크의 전체면적 면적=21837.0727㎟

가공 1개 요소 면적=116.3071㎟

전체 가공요소 면적=116.3071㎟*8=930.4568㎟

면적비율= 전체 가공요소 면적/전체

표면적=930.4568㎟/21837.0727㎟=0.0426094=>4.2%

따라서 면적비율이 4.2%일 때 효과적인 설계가 되었다.

각 절단요소를 상세하게 표현하면 아래와 같이 말할 수 있다.

본 발명에 따른 보강판 돔형 디스크(2)는, 톱니(3)의 절단 폭은 5.2mm이고, 지지대역할을 하는 졸대(4)의 폭은 박판 돔형 디스크(1)에 발생하는 압력이 10kg/㎠ 일 때 4mm이고, 박판 돔형 디스크(1)에 발생하는 압력이 15kg/㎠은 7mm로 하여, 총 8개 요소로 45도 각도로 등분되어 구성되어있다.

한 개 요소는 4개소의 톱니(3)가 존재하며 내부의 원형은 반지름 R 38mm를 갖고 외부의 톱니(3)부분은 반경 R 43.2mm를 적용하였다.

상기의 톱니(3)의 높이는 2.4mm이고 톱니(3)와 톱니(3) 사이의 간격은 1.4mm로 구성하여 각 절단요소의 톱니(3)의 개수는 4개 요소로 구성되어있다.

이는 적정압력을 초과하면 보강대 돔형 디스크(2)에 의도적으로 만든 졸대(4) 부분이 순간적으로 좌굴에 의한 역 변형되어 밀착된 박판 돔형 디스크(1)는 보강대 돔형 디스크(2)의 중앙부분이 프레스의 펀치 역할로 찍어 내릴 때 밋밋한 라인보다는 에지(edge) 형태로 톱니(3)를 유지하여 박판 돔형디스크(1)가 집중응력받기 쉽게 절단되도록 설계하였다.

상기의 박판 돔형 디스크(1)의 두께는 0.1mm의 두께이고 보강대 돔형 디스크(2)의 두께는 1mm 내지 1.5mm의 두께를 가질 수 있다.

전체 돔형높이는 21mm이상이고 총 지름은 162mm 내외로 구성되어 10kg/㎠와 15kg/㎠압력 초과시 파열될 수 있도록 설계하였다.

도 1은 본 발명의 구성을 설명한 분리 사시도

도 2는 본 발명의 구성을 설명한 평면도 및 정면도

도 3은 본 발명에 따른 톱니의 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 박판 돔형 디스크

2. 보강판 돔형 디스크

3. 톱니

4. 졸대

Claims (2)

1. 기준압력을 수용할 수 있는 볼록한 돔 형태 박판 돔형 디스크(1)와 보강판 돔형 디스크(2)로 구성한 가스절연개폐장치용 안전 파열판의 구성에서,

   상기의 보강판 돔형 디스크(2)의 중앙부분에 톱니(3)와 졸대(4) 패턴을 일정하게 절단하여 형성하고,

   상기의 톱니(3)와 졸대(4) 패턴에 압력이 전달되면 졸대(4)에 의해서 버티다가 한계 압력이상 상승 시에 졸대(4)에 갑작스런 좌굴에 의해 돔 형태가 역 변형을 유도하여,

   상기의 상승한 압력으로 보강판 돔형 디스크(2)에 형성된 졸대(4)와 졸대(4) 사이의 톱니(3) 부분에 박판 돔형 디스크(1)는 절단되어 졸대 사이에 발생하는 틈새 구멍으로, SF-6 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치용 안전 파열판
2. 제1항에 있어서,

   상기의 보강판 돔형 디스크(2)의 톱니(3)와 졸대(4)의 패턴이, 톱니(3)의 절단 폭은 5.2mm이고,

   지지대역할을 하는 졸대(4)는 박판 돔형 디스크(1)에 작용하는 압력이 10kg/㎠ 일 때 졸대(4)의 폭은 4mm이고, 박판 돔형 디스크(1)에 작용하는 압력이 15kg/㎠ 일 때 졸대(4)의 폭이 7mm이며, 총 8개 요소로 45도 각도로 등분되어 구성되며,

   한 개 요소는 4개소의 톱니(3)가 존재하며 내부의 원형은 반지름 R 38mm를 갖고 외부의 톱니(3)부분은 반경 R 43.2mm를 적용하고,

   상기의 톱니(3)의 높이는 2.4mm이고 톱니(3)와 톱니(3) 사이의 간격은 1.4mm로 구성하여 각 절단요소의 톱니(3)의 개수는 4개 요소로 구성됨을 특징으로 하는 가스절연개폐장치용 안전 파열판.

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