KR101287011B1 - 가스절연개폐장치 차단기용 전동스프링 조작기의 감쇠기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연개폐장치의 차단기용 전동스프링 조작기의 감쇠장치에 관한 것으로, 본 발명의 일측면에 의하면, 일단부가 개구된 원통형의 케이스; 상기 케이스의 내벽과 이격되어 배치되며 면적이 다른 복수 개의 오리피스 홀이 형성되고, 투입측 단부와 차단측 단부를 갖는 실린더; 차단기용 전동스프링 조작기와 연결되어 상기 투입측 단부 및 차단측 단부 사이에서 이동하도록 상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤; 및 상기 케이스의 일측 단부에 구비되는 캡;을 포함하며, 상대적으로 큰 면적을 갖는 오리피스 홀이 상기 투입측 단부와 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 감쇠기가 제공된다.

Description

가스절연개폐장치 차단기용 전동스프링 조작기의 감쇠기{DAMPER FOR SPRING MECHANISM FOR GAS CIRCUIT BREAKER OF GAS INSULATED SWITCHGEAR}

본 발명은 가스절연개폐장치의 차단기용 전동스프링 조작기의 감쇠장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전동스프링 조작기의 투입 및 트립 동작에 있어서 발생되는 충격을 완충시키기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차단기는 송,변전 계통이나 전기회로에서 부하를 개폐하거나 접지 또는 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단시키는 기기를 일컫는다. 상기 차단기는 우수한 절연 특성을 갖는 무미. 무취. 무독의 불활성 고절연 가스가 충전된 탱크형 금속 용기 내에 차단부가 절연물로 절연되어 조립된다. 그리고 상기 차단기는 통상 사용 상태의 전로를 수동으로 개폐하거나, 또는 금속 용기 외부의 전기 조작 장치 등에 의하여 원거리에서 개폐할 수 있게 구성된다. 그리고 과부하 및 단락시 자동적으로 전로를 차단하여 전력계통과 부하기기를 보호하는 역할을 한다.

상기 차단기는 고정접촉자와, 가동접촉자와, 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 접점을 기구적으로 분리시키거나 접촉시키는 작동기구부와, 상기 작동기구부를 동작시키는 차징기구부로 이루어져 있다.

상기 작동기구부는 투입스프링과, 링크기구와, 차단스프링과, 캠축 등을 이루어져 있다. 그리고 상기 차징기구부는 상기 캠축을 회전시키기 위한 구동모터와, 감속기어조립체와, 차징기어 등으로 이루어져 있다.

상기와 같은 차단기는 평상시에는 상기 고정 접촉자와 가동 접촉자를 접촉되게 하여 전류를 흐르게 한다. 반면, 선로에서 생긴 고장으로 대전류가 흐를 경우에는 사용자가 차단버튼을 누르거나 또는 차단솔레이드의 작동에 의해 링크기구가 해제되면서 개폐축이 상기 차단스프링의 인장된 힘에 의해 투입과 반대방향으로 회전하여 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 접점이 분리되도록 함으로써 전류를 차단시키게 된다.

여기서, 상기 차단기는 그 차단기를 조작하는 조작기의 구동방식에 따라 공기조작방식, 유압조작방식 또는 스프링조작방식으로 구분될 수 있다.

상기 공기 조작방식의 조작기는 구조가 간단하고 큰 조작력을 얻을 수 있지만, 압축공기의 조작이 필요하고 조작장치의 유지관리가 어려우며, 온도에 따라 성능이 저하되는 단점이 있다.

상기 유압 조작방식의 조작기는 초정밀 가공되어 기밀성을 유지해야 하는 유압실린더나 펌프, 유압축적장치 등으로 구성됨에 따라 고가의 비용이 드는 단점이 있다. 또, 장기간 사용에 따른 오일 누유현상에 의해 차단기의 동작시간 및 가동 접촉자의 속도에 편차가 발생하여 차단성능이 저하되므로 신뢰성 있는 전류 차단동작을 수행할 수 없는 단점도 있다.

상기 스프링조작방식의 조작기는 압축스프링의 스프링력을 이용하여 차단기를 투입하거나 차단하게 되므로 공기 및 유압 조작방식에 비해 조작력의 유지 및 조작장치의 관리가 용이하고, 기계적인 구성에 의해 빠른 응답속도와 응답시간의 편차를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 전동스프링 조작기는 투입스프링과 차단스프링의 압축에너지를 사용하여 차단기를 동작시킨다. 투입동작 시에는 압축되어있던 투입스프링이 이완되는 동시에 차단스프링을 압축하게 되며, 빠른 속도로 동작하고 있던 기구부가 증가하는 차단스프링의 압축력에 의해 완충된다. 차단동작 시에는 압축된 차단스프링이 이완되는 힘을 오일을 사용한 감쇠기로 완충시켜 기구부의 변형 또는 파손을 방지한다.

도 1은 종래의 일반적인 감쇠기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 감쇠기는 케이스(1), 실린더(2), 캡(3), 피스톤 로드(4), 피스톤(5) 그리고 로드 엔드(6)로 구성되어 있으며, 케이스(1) 내부에는 작동유체인 오일이 충전되어 있고, 상기 캡과 케이스의 사이에 씰(8)을 설치하여 누유를 방지하도록 되어 있다.

여기서, 상기 실린더(2)와 캡(3)은 상기 케이스(1)에 조립되어 고정되어 있고, 피스톤(5)에 피스톤 로드(4)와 로드 엔드(6)가 결합되어 레버(9)의 왕복 회전에 의해 실린더(2) 내면을 따라 슬라이딩되는 구조로 되어 있다.

도 2 및 도 3은 상기 감쇠기가 각각 투입 동작 및 차단 동작된 상태를 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 투입 동작시에는 상기 피스톤(5)이 상방으로 이동하게 되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 차단 동작시에는 상기 피스톤(5)은 하방으로 이동하게 된다. 여기서, 상기 피스톤의 이동함에 따라서 상기 실린더 내부에 존재하던 오일은 상기 실린더의 내벽에 형성된 오리리스 홀을 통해서 외부로 배출되는데, 이 과정에서의 저항력을 이용하여 감쇠가 이루어지도록 하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 차단 동작을 행하는 경우에는 완충작용이 필요하지만, 투입 동작시에는 그러한 완충작용은 오히려 역부하를 증가시켜 투입성능을 저하시기케 된다. 특히, 피스톤이 이동함에 따라서, 피스톤 상방에 존재하는 오리피스 홀의 개수가 줄어들게 되는데, 그 때마다 순간적으로 부하가 증가되어 불연속적인 힘이 가해진다. 이는 진동 및 소음 발생의 원인으로 작용하게 되고, 더 큰 작용력을 갖는 투입스프링을 필요로 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차단 동작시에는 충분한 완충성능을 제공하면서도 투입 동작시에는 그보다 적은 완충력을 작용시켜 투입 동작을 원활하게 수행할 수 있는 감쇠기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 일단부가 개구된 원통형의 케이스; 상기 케이스의 내벽과 이격되어 배치되며 면적이 다른 복수 개의 오리피스 홀이 형성되고, 투입측 단부와 차단측 단부를 갖는 실린더; 차단기용 전동스프링 조작기와 연결되어 상기 투입측 단부 및 차단측 단부 사이에서 이동하도록 상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤; 및 상기 케이스의 일측 단부에 구비되는 캡;을 포함하며, 상대적으로 큰 면적을 갖는 오리피스 홀이 상기 투입측 단부와 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 감쇠기가 제공된다.

즉, 본 발명의 상기 측면에서는 피스톤이 투입측 단부로 이동하는 경우에 차단측 단부로 이동하는 경우보다 작은 감쇠력이 작용하도록 하여, 차단 동작 시에는 충분한 감쇠력을 얻도록 하고, 투입 동작 시에는 적은 조작력을 갖는 투입 스프링을 사용하여도 신속한 투입 동작이 가능하도록 한 것이다. 여기서, 투입측 단부란 실린더의 두 개의 단부 중에서 피스톤이 투입 동작시에 도달하게 되는 단부를 지칭하는 것이고, 차단측 단부란 그 반대측에 위치하는 단부를 지칭한다.

한편, 상기 투입측 단부로 갈수록 상기 오리피스 홀의 면적이 커지도록 할 수 있다.

또한, 상기 오리피스 홀 중 일부는 상기 실린더를 따라서 연장되는 장공 형태를 갖도록 할 수 있다.

또한, 상기 실린더의 원주방향을 따라 배치되는 원형의 제1 오리피스 홀; 및 상기 제1 오리피스 홀 보다 상기 투입측 단부와 가깝게 배치되고, 장공 형태롤 갖는 제2 오리피스 홀;을 포함하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1 오리피스 홀은 상기 피스톤이 차단측 단부에 위치하는 경우에는 피스톤에 의해 가려지도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 일단부가 개구된 원통형의 케이스; 상기 케이스의 내벽과 이격되어 배치되며 복수 개의 오리피스 홀이 복수 열을 이루도록 배치되고, 투입측 단부와 차단측 단부를 갖는 실린더; 차단기용 전동스프링 조작기와 연결되어 상기 투입측 단부 및 차단측 단부 사이에서 이동하도록 상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤; 및 상기 케이스의 일측 단부에 구비되는 캡;을 포함하며, 상기 각각의 열 사이의 간격은 상기 투입측 단부와 인접한 구간에서 상대적으로 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 감쇠기가 제공된다.

여기서, 상기 각각의 열 사이의 간격은 상기 투입측 단부로 갈수록 좁아지도록 할 수 있다.

또한, 상기 각각의 열에 배치된 오리피스 홀의 면적은 상기 투입측 단부로 갈수록 커지도록 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 종래의 감쇠기의 구조를 크게 변경하지 않고서도 차단 동작 시보다 투입 동작 시에 적은 감쇠력을 적용시킬 수 있으므로 차단 동작 시에는 충분한 감쇠력을 얻도록 하고, 투입 동작 시에는 적은 조작력을 갖는 투입 스프링을 사용하여도 신속한 투입 동작이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 감쇠기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 상기 도 1에 도시된 감쇠기가 각각 투입 동작 및 차단 동작시에 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 감쇠기의 제1 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 상기 제1 실시예에 구비되는 실린더를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 상기 제1 실시예가 각각 투입 동작 및 차단 동작시에 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 상기 실린더의 변형예를 각각 도시한 단면도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감쇠기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 감쇠기의 제1 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 상기 제1 실시예에 구비되는 실린더를 도시한 단면도이다. 한편, 이하의 설명에서 상기 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 참조번호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 실시예(100)는 케이스(1), 실린더(110), 캡(3), 피스톤 로드(4), 피스톤(5) 그리고 로드 엔드(6)로 구성되어 있으며, 케이스(1) 내부에는 작동유체인 오일이 충전되어 있고, 상기 캡과 케이스의 사이에 씰(8)을 설치하여 누유를 방지하도록 되어 있다.

여기서, 상기 실린더(110)와 캡(3)은 상기 케이스(1)에 조립되어 고정되어 있고, 피스톤(5)에 피스톤 로드(4)와 로드 엔드(6)가 결합되어 레버(9)의 왕복 회전에 의해 실린더(110) 내면을 따라 슬라이딩되는 구조로 되어 있다.

한편, 상기 실린더(110)에는 복수 개의 오리피스 홀(112, 114, 116, 118)들이 형성되어 있고, 이들은 서로 다른 개구면적을 갖고 있다. 구체적으로, 상기 피스톤(5)이 차단 동작시에 위치하게 되는 실린더의 단부, 즉 차단측 단부와 가장 가깝게 배치되는 오리피스 홀(118)은 원형으로 이루어져 있고, 도시된 오리피스 홀 중에서 가장 작은 개구면적을 갖는다. 상기 오리피스 홀(118)은 복수 개가 원주 방향으로 배열되어 있다.

그리고, 상기 오리피스 홀(118)의 상부, 즉 투입측 단부로 이동한 위치에 배치되는 오리피스 홀(114)은 역시 원형으로 이루어져 있고, 상기 오리피스 홀(118) 보다는 큰 개구면적을 가지고 있다. 도 5에서는 하나의 오리피스 홀(114)이 도시되어 있지만, 상기 오리피스 홀(114)도 원주상에 배열될 수 있다.

그리고, 상기 오리피스 홀(114)의 상부에 또 다른 원형의 오리피스 홀(116)이 배치되며, 상기 오리피스 홀(116)은 상기 오리피스 홀(114) 보다 큰 개구면적을 갖고 있고, 이 역시 원주상에 배열될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 오리피스 홀(116)의 상부에는 상기 실린더(110)의 길이 방향을 따라서 연장되는 장공 형태의 오리피스 홀(112)이 배치된다. 상기 오리피스 홀(112)은 상기 투입측 단부와 인접한 지점까지 연장되고, 전체가 균일한 폭을 갖도록 형성되어 있다.

이제, 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 제1 실시예의 작동에 대해서 설명한다. 도 6 및 도 7은 상기 제1 실시예가 각각 투입 동작 및 차단 동작시에 있는 상태를 도시한 단면도로서, 도 6과 같이 피스톤(5)이 차단측 단부에서 투입측 단부로 이동하는 경우에는 상기 오리피스 홀(112) 만이 개구되어 있고 이들은 넓은 개구면적을 가지고 있기 때문에 상기 피스톤에는 매우 작은 감쇠력이 적용된다. 따라서, 신속한 투입 동작을 가능케 한다.

또한, 상기 오리피스 홀(112)은 상기 피스톤(5)이 이동하면서 개방면적은 피스톤에 의해 가려져서 작아지지만, 그 감소가 연속적이기 때문에 순간적으로 피스톤에 불연속적인 큰 힘이 적용되는 것이 방지된다. 이로 인해서, 진동이나 소음의 발생이 최소화될 수 있다.

반대로, 투입 상태에서 차단 동작되는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 초기에는 적은 감쇠력이 미치치만 차단 동작이 진행될수록 매우 큰 감쇠력이 적용되도록 하여 충분한 완충 성능을 발휘할 수 있게 된다. 아울러, 원형으로 개구된 오리피스 홀(114, 116, 118)들은 피스톤이 차단 위치에 있는 경우에는 피스톤에 의해 가려지게 된다. 따라서, 도 7에서 도 6의 상태로 이동하는 경우, 즉 투입 동작 시에는 상기 오리피스 홀(114, 116, 118)들은 사용되지 않으므로 투입 시와 차단 시의 감쇠력 차이를 더욱 크게 한다.

여기서, 상기 실린더는 반드시 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 실린더(120)와 같이 매우 큰 개구면적을 갖는 4개의 오리피스홀(128)을 상부에 두고, 하부에는 그보다 작은 오리피스 홀들(122, 124, 126)을 배치하는 예도 고려할 수 있다.

아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 모든 오리피스 홀들은 원형으로 하되 상부에 위치하는 오리피스 홀(138)은 하부에 위치하는 오리피스 홀(132, 134, 136)들 보다 큰 직경을 갖도록 할 수 있다. 특히, 상기 오리피스 홀(138)이 이루어는 열 사이의 간격을 하부에 위치하는 오리피스 홀들이 이루는 열 사이의 간격보다 좁게 하여 투입 시에 보다 작은 감쇠력이 미치도록 할 수도 있다.

Claims (8)

1. 일단부가 개구된 원통형의 케이스;
   상기 케이스의 내벽과 이격되어 배치되며 면적이 다른 복수 개의 오리피스 홀이 형성되고, 투입측 단부와 차단측 단부를 갖는 실린더;
   차단기용 전동스프링 조작기와 연결되어 상기 투입측 단부 및 차단측 단부 사이에서 이동하도록 상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤; 및
   상기 케이스의 일측 단부에 구비되는 캡;을 포함하며,
   상기 오리피스 홀은
   상기 실린더의 원주방향을 따라 배치되는 원형의 제1 오리피스 홀; 및
   상기 제1 오리피스 홀 보다 상기 투입측 단부와 가깝게 배치되고, 장공 형태를 갖는 제2 오리피스 홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 투입측 단부로 갈수록 상기 오리피스 홀의 면적이 커지는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 오리피스 홀은 상기 피스톤이 차단측 단부에 위치하는 경우에는 피스톤에 의해 가려지는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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