KR101264312B1 - 1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성이 개선된 절연재를 채용한 1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치에 관한 것으로, 유리섬유가 충진된 테프론제 절연재(100)와; 상기 절연재를 1열 구조로 연결하되, 팬터그래프의 안정된 유도를 위한 스키드(220)와 드로퍼와이어가 체결 가능한 체결부(221)를 갖는 절연재 연결금구(200)와; 상기 절연재의 일단과 전차선로의 전차선을 연결하기 위한 전차선 연결금구(300)로 구성되어, 전기절연특성 및 미끄럼 특성이 우수한 테프론 재료에 유리섬유를 충진하여 내마모성을 개선할 수 있으며, 1열 구조를 가짐으로써 연결금구의 구조 단순화와 경량화에 의해 이상마모를 최소화하고 설치작업이 용이하고 속도향상이 가능하도록 한 효과가 있다.

Description

1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치{AC/DC section insulator having a row structure}

본 발명은 내마모성이 개선된 절연재를 채용한 1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치에 관한 것으로, 특히 전기절연특성 및 미끄럼 특성이 우수한 테프론 재료에 유리섬유를 충진하여 내마모성을 개선할 수 있으며, 또한 1열의 절연재 구조를 채용하여 연결금구의 구성을 단순화하고 경량화하며 설치 작업이 용이하고 속도향샹이 가능하도록 한 교류/직류 구분용 절연구분장치에 관한 것이다.

현재 우리나라는 60Hz, 25kV 교류용과 1,500V 직류용 전기철도가 건설되어 운행되고 있고, 이러한 전기철도에서 전기차에 전기를 공급하는 전차선을 포함하고 있는 선로를 전차선로라 하며, 이러한 전차선로는 집전 구조상 가공식이 사용된다.

이상용 절연구분장치는 교류전기철도의 위상이 다른 전원이 투입되는 전차선로 및 직류구간과 교류구간의 접속개소에 설치되어 전차선을 전기적으로 절연시켜 구분하면서 전동차 집전장치(팬터그래프)가 충격을 받지 않고 통과할 수 있도록 전차선간을 기계적으로 연결하기 위해서 사용되는 장치로, 연결금구를 사용하여 절연재를 연속으로 연결하고 양쪽의 끝부분은 전차선과 연결하는 구조로 되어있고, 연결금구 상부에 구비된 고리에 행거이어를 연결하여 조가선에 매다는 형태로 설치된다.

이러한 이상용 절연구분장치는 전차선과 연결되어 설치되는 제품으로, 절연재가 전차선에 비하여 단위 길이당 중량이 무겁고 절연재가 연속적으로 연결 조립되는 구조이기 때문에 절연재 연결부는 전동차 팬터그래프 통과시 경점으로 작용하여 충격을 받게 되는 취약한 특성을 가지고 있는 것이 현실이다.

현재 사용되고 있는 이상용 절연구분장치는 절연재가 유리섬유 직물에 열경화성 실리콘 수지를 함침하여 복층으로 적층하여 경화시킨 제품으로 카본소재의 팬터그래프 집전판의 습동에 의하여 유리섬유 직물사이에 전도성이 있는 카본이 오염되어 이상용 절연구분장치 양단의 전압차에 의하여 누설전류가 흘러서 섬락되는 문제점을 가지고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 특허출원 제10-2010-0115849호(출원일: 2010.11.19)에서 내마모성이 개선된 2열 구조를 갖는 절연재로 구성된 절구분장치를 제안하였으며, 본 발명은 이러한 선출원된 상기 절연구분장치를 개선하고자 출원하는 것이다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 미끄럼특성이 우수한 테프론에 유리섬유를 충진하여 내마모 특성을 개선한 튜브형상의 절연재를 적용하여 기존 유리섬유강화플라스틱(FRP)제 절연구분장치보다 내구성을 개선하면서도 1열 구조의 절연재를 채용하여 연결금구의 구조를 단순화하고 경량화에 의한 개선으로 속도향상을 도모할 수 있도록 하는 1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 교류/직류 구분용 절연구분장치는, 유리섬유가 충진된 테프론제 절연재와; 상기 절연재를 1열 구조로 연결하되, 팬터그래프의 안정된 유도를 위한 스키드와 드로퍼와이어가 체결 가능한 체결부를 갖는 절연재 연결금구와; 상기 절연재의 일단과 전차선로의 전차선을 연결하기 위한 전차선 연결금구에 의해 달성된다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 절연재는 유리섬유 분말을 충진한 테프론(PTFE)제 절연재튜브 내부에 봉 형상의 유리섬유강화플라스틱(FRP)제 코아가 삽입되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 절연재의 일단이 일정두께가 마모되면 원형방향으로 약 1/n씩 회전시켜 n번 사용가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 절연재 연결금구는, 상기 절연재의 선단 고정금구가 삽입 고정되는 어댑터를 포함하며, 상기 스키드는 상기 어댑터를 중심으로 대칭되게 한쌍으로 마련되어 볼트와 너트로 체결되며, 보다 바람직하게는 상기 어댑터는 외주면의 단면이 다각형인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 전차선 연결금구는, 전차선의 양측에서 대칭되게 고정홈을 클램핑하는 전차선클램프와; 상기 절연재의 선단 고정금구가 삽입 고정되는 어댑터와; 상기 전차선클램프와 상기 어댑터의 양측에서 대칭되게 한쌍으로 마련되어 상기 전차선클램프 및 어댑터와 함께 볼트와 너트로 체결되는 제2스키드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 1열 구조로 구성된 교류/직류 구분용 절연구분장치는 유리섬유가 충진된 테프론제의 절연재를 적용하여 기존의 절연재보다 팬터그래프에 의한 마모를 최소화하면서도 절연재 일부가 마모되면 돌려서 사용할 수 있도록 마련됨으로써 사용수명을 극대화할 수 있으며, 1열 구조를 가짐으로써 연결금구의 구조 단순화와 경량화에 의해 이상마모를 최소화하고 설치작업이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 교류/직류 구분용 절연구분장치의 절연재를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 교류/직류 구분용 절연구분장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 교류/직류 구분용 절연구분장치가 설치된 예를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 교류/직류 구분용 절연구분장치의 절연재 마모 시험기를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 절연구분장치에 있어서, 절연재를 보여주는 도면으로, 도 1을 참고하면, 본 발명에서 절연재(100)는 전기절연특성 및 미끄럼 특성이 우수한 테프론 재료에 유리섬유를 충진하여 내마모성을 개선한 절연재를 적용하며, 단면형상을 원형으로 하여 팬터그래프에 의한 마모와 오염을 최소화하였으며, 원형방향으로 돌려서 재사용이 가능하다.

본 발명에서 절연재(100)는 테프론(PTFE)에 대해 15% 이상의 유리섬유분말을 충진하여 내마모특성을 개선한 튜브형상의 절연재를 압출하여 제작하고, 절연재 튜브에 열을 가하여 내경을 확장하여 봉 형상의 긴 유리섬유강화플라스틱(FRP)제 코아(110)를 절연 실리콘 그리스를 도포하여 삽입하고 고정금구(111)와의 조립압착부분에 삽입되는 테프론 튜브(120)를 고정금구(111)에 삽입하고 압착방식으로 고정금구(111) 외부를 압착하여 절연재를 제작하게 된다.

한편 절연재(100)의 일단이 일정두께 마모되면 원형방향으로 약 1/n씩 회전시켜 n번 사용가능하다.

즉, 상기 절연재(100)는 한쪽부분이 마모되었을 때 1/5씩 회전시켜 5번 사용가능하도록 하여 마모수명을 연장할 수 있도록 한 것이다.

도 2를 참고하면, 절연재(100)는 절연재 연결금구(200)에 의해 절연재(100) 끼리 연결이 이루어지며, 전차선(10)과는 전차선 연결금구(300)에 의해 연결되어 전체적으로 1열 구조를 갖는다.

절연재 연결금구(200)는 절연재(100)들을 1열 구조로 연결하기 위한 것으로, 내식성이 우수한 스테인레스가 이용될 수 있으며, 팬터그래프의 안정된 유도를 위한 스키드(220)와 드로퍼와이어가 체결 가능한 체결부(221)를 갖는다.

스키드(220)의 상단에는 체결공이 형성된 체결부(221)가 마련되며, 드로퍼와이어와 체결이 이루어질 수 있다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 절연재 연결금구(200)는, 절연재(100)의 선단 고정금구(111)가 삽입 고정되는 어댑터(210)를 포함하며, 스키드(220)는 상기 어댑터(210)를 중심으로 대칭되게 한쌍으로 마련되어 볼트와 너트로 체결되는 것을 특징으로 한다.

스키드(220)와 어댑터(210)는 볼트(B)와 너트에 의해 일체로 조립이 이루어지며, 체결력을 높이고 풀림을 방지하기 위하여 주지의 평와셔 또는 스프링와셔가 추가될 수 있음은 자명하다.

고정금구(111)에는 밀봉용 O링이 개재되어 어댑터(210)와 압입되거나 나사 체결에 의해 결합이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 어댑터(210)는 외주면의 단면이 다각형인 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서는 어댑터(210)의 외주면이 사각의 단면을 가지며, 따라서 사각의 단면에 의해 4개의 평면(210a)을 가지므로 절연재(100)가 마모된 경우에 어댑터(210)를 90˚만큼 회전시켜 다시 스키드(220)와 재조립하여 4회 재사용이 가능하다.

전차선 연결금구(300)는 절연재(100)와 전차선로의 전차선(10)을 연결하기 위한 것으로, 구체적으로 전차선 연결금구(300)는, 전차선(10)의 양측에서 대칭되게 고정홈(11)을 클램핑하는 전차선클램프(311)와; 상기 절연재(100)의 선단 고정금구(111)가 삽입 고정되는 어댑터(210)와; 상기 전차선클램프(311)와 상기 어댑터(210)의 양측에서 대칭되게 한쌍으로 마련되어 상기 전차선클램프(311), 어댑터(210)와 함께 볼트와 너트로 체결되는 제2스키드(320)에 의해 제공될 수 있다.

전차선(10)은 길이 방향으로 인입 형성된 한 쌍의 고정홈(11)을 가지며, 이 고정홈(11) 각각에는 전차선클램프(311)가 클램핑되어 전차선클램프(311)는 전차선(10)을 고정하게 된다. 한편, 두 전차선클램프(311)의 상부에는 체결력을 높이기 위한 상부 전차선클램프(312)가 클램프 볼트에 의해 고정되어 전차선(10)의 고정을 견고히 할 수 있다.

전차선클램프(311)는 다시 양단에 대칭되게 제2스키드(320)와 함께 볼트(B)와 너트에 의해 조립이 이루어진다. 한편, 전차선 연결금구에서 볼트 조립에는 체결력을 높이고 풀림을 방지하기 위하여 주지의 평와셔 또는 스프링와셔가 추가될 수 있음은 자명하다.

제2스키드(320)는 팬터그래프가 전차선과 절연재 연결부를 부드럽게 통과할 수 있도록 긴 바(bar) 형태를 가지며, 제2스키드(320)의 상단에는 체결공이 형성된 제2체결부(321)가 마련되며, 드로퍼와이어와 체결이 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 직류/교류 절연구분장치는 절연재(100)들 끼리는 절연재 연결금구(200)에 의해 연결되며, 전차선(10)과 절연재(100)는 전차선 연결금구(300)에 의해 연결되어 전체적으로 1열 구조를 가지며, 절연재 연결금구(200)와 전차선 연결금구(300)가 드로퍼와이어(30)에 의해 절연봉(20) 또는 조가선에 연결되어 지지된다.

이와 같은, 본 발명에 따른 절연구분장치는 도 4에 도시한 바와 같이 마모시험기의 실험에서 내마모 특성에서 우수한 결과를 보였다.

[표 1]

왕복식 마모시험 조건

[표 2]

왕복식 마모시험 절연재별 시험 후 치수변화

[표 3]

왕복식 마모시험 절연재별 시험 후 중량변화

[표 1] 내지 [표 3]에서 알 수 있듯이, 본 발명의 테프론 절연재(100)는 종래의 FRP제 절연재와 동일한 마모시험 조건에서 2백만 회의 왕복시험 결과, 종래의 제품보다 41.1%가 덜 마모되는 결과를 보여주며, 또한 본 발명에 따른 절연재는 한쪽 부분이 마모되더라도 일정 각도씩 회전하여 사용이 가능하므로, 마모수명을 연장할 수 있다.

이러한 본 발명의 절연재는 미끄럼특성이 우수한 테프론에 유리섬유를 충진하여 내마모특성을 개선한 튜브형상의 절연재를 적용하여 기존 유리섬유강화플라스틱(FRP)제 절연구분장치보다 장시간의 수명을 갖는다.

또한, 유리섬유를 충진하여 내마모특성을 개선한 튜브형상의 테프론 절연재를 적용하여 구조적내부에 탄소(흑연)집전판이 절연재에 묻어 절연특성이 감소하는 현상을 최소화 할 수 있으며, 1열 구조를 적용하여 연결금구의 구성을 단순화하고 경량화가 가능하여 전차운행에 따른 집전판의 압상력에 의한 파동을 감소시켜 파형마모현상 등을 최소화할 수 있고 사용목적에 따라 절연재를 계속적으로 연결하여 사용할 수 있다.

나아가 절연재, 연결금구 및 전차선 연결금구에 양단간의 전압차에 따른 아크를 소호할 수 있도록 주지의 아킹혼이 부착될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 절연재 110 : 코아
120 : 튜브 200 : 절연재 연결금구
210 : 어댑터 220 : 스키드
300 : 전차선 연결금구

Claims (6)

1. 유리섬유가 충진된 테프론제 절연재와;
   상기 절연재를 1열 구조로 연결하되, 팬터그래프의 안정된 유도를 위한 스키드와 드로퍼와이어가 체결 가능한 체결부를 갖는 절연재 연결금구와;
   상기 절연재의 일단과 전차선로의 전차선을 연결하기 위한 전차선 연결금구를 포함하되,
   상기 절연재의 일단이 일정두께가 마모되면 원형방향으로 1/n씩 회전시켜 n번 사용가능하도록 한 것을 특징으로 하는 교류/직류 구분용 절연구분장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연재는 유리섬유 분말을 충진한 테프론(PTFE)제 절연재튜브 내부에 봉 형상의 유리섬유강화플라스틱(FRP)제 코아가 삽입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 교류/직류 구분용 절연구분장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 절연재 연결금구는,
   상기 절연재 선단의 고정금구가 삽입 고정되는 어댑터를 포함하며, 상기 스키드는 상기 어댑터를 중심으로 대칭되게 한쌍으로 마련되어 볼트와 너트로 체결되는 것을 특징으로 하는 교류/직류 구분용 절연구분장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 어댑터는 외주면의 단면이 다각형인 것을 특징으로 하는 교류/직류 구분용 절연구분장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전차선 연결금구는,
   전차선의 양측에서 대칭되게 고정홈을 클램핑하는 전차선클램프와;
   상기 절연재의 선단 고정금구가 삽입 고정되는 어댑터와;
   상기 전차선클램프와 상기 어댑터의 양측에서 대칭되게 한쌍으로 마련되어 상기 전차선클램프 및 어댑터와 함께 볼트와 너트로 체결되는 제2스키드로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류/직류 구분용 절연구분장치.

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