KR101303326B1

KR101303326B1 - 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관

Info

Publication number: KR101303326B1
Application number: KR1020120078840A
Authority: KR
Inventors: 윤기학; 장희주
Original assignee: 한국철도공사
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-09-03

Abstract

본 발명은 내트레킹 특성이 향상되고 진동특성을 증대하여 사용수명 및 제품의 신뢰성을 높인 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관을 제공함에 있다.
본 발명의 상기 목적은 경량화 및 내력강도 특성을 갖는 중공의 FRP 코어를 채용하고, 상기 FRP 코어의 재질 특성상 단점으로 지적된 내트레킹성 저하을 내, 외부에서 피복 성형되는 실리콘고무의 절연하우징과 튜브에 의해 보장함과 동시에 상기 FRP 코어 및 절연하우징, 절연튜브의 단부 기밀을 상,하부고정금구의 조립에 의해 완벽하게 기밀한 것을 특정할 수 있다.

Description

이중절연구조를 가진 중공형 절연애관{HOLLOW TYPE POLYMER INSULATOR WITH DOUBLE INSULATION STRUCTURE}

본 발명은 절연애관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내트레킹 특성이 향상되고 충격안전성을 증대하여 사용수명 및 제품의 신뢰성을 높인 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관에 관한 것이다.

대중교통수단의 하나인 육상교통수단은 과포화에 의한 한계에 이르면서, 전기철도가 점차 증설되는 것이 현 실정이다.

이러한 전기철도는 열차의 운행동력으로서 필요한 교류 25KV의 전기에너지를 선로변의 지상에 설비된 전차선으로부터 받아 열차의 변압기나 추진장치에 공급하는 집전장치인 팬터그래프(Pantagraph) 장치가 지붕에 구비된다.

이러한 팬터그래프에는 전차선과 접촉하여 전력을 공급(집전)받기 위한 집전판이 구비되는데, 이 집전판은 공기압력에 의하여 상승, 하강 동작이 이루어 전차선과 접촉하게 되는데, 공기 주입통로에 절연애관(일명 : 공기애관)이 설치되어 특고압의 선로와 장치간의 절연을 확보한다.

이러한 절연애관은 사용에 따른 절연특성 및 내트래킹성이 무엇보다도 중요하고 보다 확실한 절연 및 내트래킹성 특성이 요구된다.

이러한 절연애관의 구조는 누설거리의 증가 목적으로 다수의 주름형상의 쉐드를 구비한 절연하우징과, 상기 절연하우징을 지지 결합하기 위해 상,하단에 결합한 상,하부 고정금구로 구성되고, 상기 절연하우징은 중공형태로 내부 공기통로를 통해 공기압을 공급하도록 되어 있다.

이러한 절연애관은 고전압이 인가되는 선로의 기기보호 역활에 중요하다.

즉, 전기재료는 전기가 통할 때 열에 의해 건조되고, 체전하여 먼지 등이 붙게 되며, 진행이 정지되어 있을 때, 공기 중의 습기, 수분 등이 재료와 그 표면에 붙은 먼지에 들러붙어 표면저항이 떨어지면서 트레킹이 쉽게 발생하게 된다.

따라서 절연체에 고전압이 인가되면 절연체 표면의 각종 오손 물로 인하여 국부적인 전계 집중현상이 발생하게 되고 부분적인 연면방전이 일어나 방전이 지속되면 방전로를 따라 절연체 표면에 수지상의 방전흔이 남게되는 트레킹 현상이 일어나고, 국부적인 절연파괴의 지속으로 전면적인 절연파괴로 이어짐으로 내트레킹 특성 증대가 무엇보다도 필요하다.

이러한 내트레킹 특성의 증대로 목적으로 개시된 절연애관에 대한 선원기술로 특허문헌 1을 예로 들 수 있다.

상기 특허문헌 1은, 외부충격에 약하고 기온 및 열 편차에 의한 크랙 표면에 이물질 및 수분 침투에 의한 절연성능이 저하되는 자기재 성형의 절연애관의 문제점과, 발수성이 상대적으로 약하고, 수분침투의 잔류특성을 갖는 FRP 재질의 채택에 따른 FRP 중공코어의 절연애관 문제점을 해소하고자, 자기질의 중공코어의 외부에 실리콘고무로 성형한 절연하우징 구조의 공기애관 기술이 기재되어 있다.

상기한 특허문헌 1은 종래의 자기질의 문제점을 지적하면서 코어를 자기질로 구성하고 그 외부에 실리콘재의 고무로 절연하우징을 성형한 상태에서 상기 중공코어의 상 하단부에 성형된 확장플랜지부에 상,하부고정금구를 나사조립으로 결합하고 있다.

이러한 특허문헌 1은 중심코어의 자기질 재질이 갖는 중량문제와 외력에 쉽게 파손에 의한 비산으로 발생하는 안전성의 단점과 취급의 불편한 단점이 있다.

그리고 상, 하부고정금구가 조립되는 중심코어의 확장플랜지부가 형성되는 넥(neck) 부분에 진동에 의한 응력집중으로 크랙이 발생하여 상기한 종래기술에 언급한 절연파괴가 발생하는 단점이 상존하고 있다.

즉, 자기질의 중공코어를 감싸는 실리콘 고무는 중심코어의 상, 하부 확장플랜지부가 형성되는 넥(neck)부분에서 이질재료간의 열편차에 의한 들뜸현상으로 절연을 목적으로 성형된 실리콘고무 내측에 이물질이 쉽게 침투하여 표면저항이 떨어지면서 트레킹 발생 및 전기철도 특성상 잦은 진동으로 오히려 절연파괴를 가중하는 큰 단점이 있다.

또한, 자기질의 확장플랜지부에 나사조립에 의해 상, 하부고정금구가 조립됨으로 인한 중공코어의 나사성형 및 상, 하부 고정금구의 나사 가공에 따른 제조원가의 증가를 불러오는 단점 및 상호간의 나사계면을 따라서 습기나 이물질이쉽게 침투하여 절연특성을 저하시키는 단점이 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록실용 제20-0456947호(등록일자 : 2011. 11. 22.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 경량화에 따른 FRP 코어을 채택하고, 상기 FRP 코어의 트레킹 특성 저하의 단점을 절연하도록 내, 외부를 실리콘 고무로 피복하여 절연특성을 극대화하고 경량화에 따른 진동특성을 극대화한 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 가진 실시 예에 의하여 구현된다.

본 발명 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관은

공부가 형성된 중공의 FRP 코어;

상기 FRP코어의 외주면에 주름관 형태로 피복성형되는 실리콘재질의 절연하우징;

상기 FRP 코어의 내주면에 피복성형되는 실리콘재질의 절연튜브; 및,

상기 FRP 코어의 상, 하단부에 조립되는 상, 하부 고정금구; 를 포함하고,

상기 FRP 코어와 내, 외측의 절연하우징 및 절연튜브가 상기 상, 하부 고정금구에 의해 상호간의 단부 계면의 내향으로 압착하고 조립하여 단부 들뜸을 차단한 상태로 조립된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관의

상기 상, 하부 고정금구는 상기 FRP 코어 및 상기 외측 절연하우징의 단부 주면을 감싸 압착조립되는 상, 하부 외부 고정금구와,

상기 상, 하부 고정금구에 볼트 체결되어 상기 내측 실리콘 재질의 절연튜브의 내주면을 외향으로 압착하여 조립되는 상, 하부 내부 커버고정금구로 구성되어 상기 FRP 코어의 양단부 및 내,외측의 실리콘 절연하우징 및 절연튜브의 들뜸현상을 없애어서 절연특성을 높이도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관의

상기 상, 하부 외부고정금구는 상기 절연하우징의 단부 주면을 감싸 결합하는 제1 단차결합부와 상기 FRP 코어의 단부 주면을 감싸 결합하는 제2 단차결합부를 형성하고 결합하여 상기 절연하우징의 단부면이 상기 FRP 코어의 외주면에서 들뜨는 것을 차단하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관의

상기 제2 단차결합부의 내주면에는 상기 FRP 코어의 상, 하부 주면에 가공된 실란트 요홈에 대응한 실란트 요홈을 구성하여 조립시 피막된 접착제 기능의 실란트가 채워져 계면밀봉으로 절연 특성을 높이도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관의

상기 절연튜브는 상기 상, 하부 내부커버고정금구에 돌출된 환원형의 압착판에 의해 상기 절연튜브의 상, 하부 단부의 내주면을 외향으로 압착하여 상기 FRP 코어의 내주면에 밀착하여 들뜸을 방지하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명에 의하면 FRP 코어가 갖는 경량화의 장점을 살리고, FRP 코어가 갖는 단점이 내트래킹 특성을 내, 외부에 피복되는 실리콘 고무에 의한 이중 절연으로 극복하여 장기간 사용에도도 내트레킹 특성의 증대 효과를 지속할 수 있으며, 제조공정의 단순화로 제조원가의 저감효과로 이어질 수 있다.

또한, 본 발명은 외력에 강한 FRP 코어로 제조됨으로 취급을 용이하게 할 수 있고, 기존의 자기질의 파손에 따른 비산의 안전성 문제도 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 상, 하부 고정금구의 조립이 단순한 압착 조립 및 볼트 체결에 의해 조립으로 제조됨으로서 공업적으로도 양산(量産) 효과를 기대할 수 있고, FRP 코어 및 내, 외측 절연고무의 단부를 완벽하게 기밀한 상태로 조립됨에 의한 절연특성으로 보장으로 제품의 신뢰성을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 절연애관의 단면구성도이다.
도 3은 본 발명을 구성하는 구성요소의 분해단면도이다.
도 4는 도 2의 "F"부 발췌 확대도이다.
도 5는 도 2의 "G"부 발췌 확대도이다.

출원인은 이하에서 첨부도면을 참조하여 앞서 본 실시 예들의 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 1은 본 발명의 완제품인 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 구성 특징을 보여주기 위한 조립단면도이며, 도 3은 본 발명의 구성요소를 분해하여 도시한 분해단면도를 도시한 것이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 구성요소는 내부에 중공부(110)가 형성된 중공의 FRP 코어(100)와, 상기 FRP코어(100)의 외주면에 주름관 형태로 피복성형되는 실리콘재질의 절연하우징(200)과, 상기 FRP 코어(100)의 내주면에 피복성형되는 실리콘재질의 절연튜브(300) 및, 상기 FRP 코어(100)의 상, 하단부에 조립되는 상, 하부고정금구(400,500)으로 크게 구분된다.

본 발명에 적용한 실리콘 고무와 FRP 재질은 가혹한 주위 조건에서 전기절연재료의 트레킹 및 침식에 대한 저항평가방법[KS C IEC 60587]에 의한 시험결과, 실리콘은 4.5kV/6hr 견디었으나, FRP는 4.5kV/5분 견디었다.

이러한 시험 데이타를 볼 때, 상기한 FRP 재질은 강도 및 경량성을 보장하나, 트레킹 특성이 낮다는 것을 확인할 수 있다.

그래서 본 발명은 FRP 재질의 단점인 트레킹 특성을 증대하기 위해 내부에 절연튜브(300)을 피복 성형하고 단부면의 계면에서 발생할 수 있는 들뜸 현상을 상,하부고정금구(400,500)의 독특한 결합구조에 의해 제공한 것이 핵심기술로 들 수 있다.

상기 FRP 코어(100)는 상,하부의 주면에 일정간격의 실란트 요홈(120)이 일정간격으로 다수개 가공되고, 이 부분을 제외하고 노출한 상태로 상기 절연하우징(200)이 성형 된다.

여기서, 상기 절연하우징(200)은 누설거리의 증가목적의 다수의 쉐드(갓)(210)을 일정간격 돌출한 상태로 성형된다.

또한, 상기 FRP 코어(100)의 내주면에는 소정두께를 갖는 실리콘 재질의 절연튜브(300)가 피복 성형된다.

이러한 실리콘 재질의 절연튜브(300)는 상기 FRP 코어(100)의 재질 특성상 트래킹 저하를 차단할 목적으로 성형된다.

여기서, 상기 FRP 코어(100)의 외측에 피복 성형되는 절연하우징(200)은 상기 FRP 코어(100)의 내부에 먼저 실리콘 절연튜브(300)를 성형한 상태에서 금형에 투입하여 성형함이 바람직하나, 상기 FRP 코어(100)의 상,하부 주면에 먼저 실란트 요홈(120)을 가공한 상태에서 동시에 내, 외측에 상기 절연하우징(200) 및 절연튜브(300)을 동시에 성형할 수도 있다.

다시 말하여, 내 외측의 실리콘 고무 내부에 상기 FRP 코어(100)를 인서트 성형으로 결합할 수 있다.

이렇게 상기 FRP 코어(100)에 절연하우징(200)과 절연튜브(300)을 성형한 상태에서 상기 FRP 코어(100)의 양측 단부에 상, 하부고정금구(400,500)을 결합하여 본 발명의 완제품을 제조한다.

본 발명을 구성하는 상기 상,하부고정금구(400,500)는 상기 FRP 코어(100) 및 상기 외측 절연하우징(200)의 단부 주면을 감싸 압착조립되는 상, 하부 외부고정금구(410,510)와, 상기 상, 하부 외부고정금구(410,510)에 볼트(B/T) 체결되어 상기 내측 실리콘 재질의 절연튜브(300)의 내주면을 외향으로 압착하여 조립되는 상, 하부 내부 커버고정금구(430,530)로 구성되어 상기 FRP 코어(100)의 양단부 및 내,외측의 실리콘 절연하우징(200) 및 절연튜브(300)의 단부면 들뜸현상을 없애어서 절연특성을 높일 수 있다

여기서, 상기 상, 하부 외부고정금구(410,510)는 상기 절연하우징(200)의 단부 주면을 감싸 결합하는 제1 단차결합부(411,511)와 상기 FRP 코어(100)의 단부 주면을 감싸 결합하는 제2 단차결합부(412,512)를 형성하고 결합하여 상기 절연하우징(200)의 단부면이 상기 FRP 코어(100)의 외주면에서 들뜨는 것을 원천적으로 차단한다.

그리고 상기 제2 단차결합부(412,512)의 내주면에는 상기 FRP 코어(100)의 상, 하부 주면에 가공된 상기 실란트 요홈(120)에 대응한 실란트 요홈(420,520)을 구성하여 조립시 피막된 접착제 기능의 실란트가 채워져 계면밀봉으로 절연 특성을 높이게 된다.

또한, 상기 FRP 코어(100)의 내주면에 피막 성형된 절연튜브(300)는 상기 상, 하부 내부커버고정금구(430,530)에 돌출된 환원형의 압착판(431,531)에 의해 상기 절연튜브(300)의 상, 하부 단부의 내주면을 외향으로 압착하여 상기 FRP 코어(100)의 내주 면에 밀착하여 들뜸을 방지한다.

물론, 상기 상, 하부 내부커버고정금구(430,530)는 상기 상, 하부 외부고정금구(410,510)와 대응 관통된 볼트공에 볼트(B/T)로 체결되고 상, 하부 내부커버고정금구(430,530)의 홈(432, 532)에 O-RING을 삽입하여 외부고정금구(410,510)와 내부커버고정금구(430,530) 사이의 틈새로 공기누설을 차단한다.

한 상기 압착판(431,531)이 상기 제2 단차결합부(412,512)와 협조하여 상기 FRP 코어(100)와 절연튜브(300)의 단부 계면에서 들뜸 현상을 완전히 차단하여 절연파괴 및 공기누설을 방지하게 된다.

상, 본 발명에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도면에 도시한 구조로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 설명한 FRP 코어(100)의 내주면에 피막 성형되는 절연튜브(300)는 상기 FRP 코어(100)의 길이방향에 직교한 상태로 일정간격 이격되고 길이방향을 따라 관통되는 관통공을 가공한 상태에서 금형에 투입하고 상기 내,외측의 실리콘 튜브(300)와 절연하우징(200)을 성형할 경우에 상기 관통공으로 실리콘 고무가 충전된 상태로 내,외측의 실리콘 고무가 상호 결속, 상기 절연하우징(200)과 절연튜브(300)이 연결된 상태로 성형되어 결속강도를 높일 수 있다.

상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 자기질의 파손 및 중량 문제를 FRP 코어(100)으로 대체함과 동시에 FRP재질의 단점인 트레킹 특성의 단점을 절연튜브(300)에 피막 성형에 의해 해소함과 동시에 실리콘고무의 절연하우징(200), 절연튜브(300)와 이질 재질인 FRP 코어(100) 간의 단부 계면에서 발생할 수 있는 들뜸 현상을 상, 하부 고정금구(400)(500)의 독특한 조립구조에 의해 완벽하게 차단하여 절연특성을 극대화한 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관이 제공된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : FRP 코어 200 : 실리콘 재질의 절연하우징
300 : 실리콘 재질의 절연튜브 400 : 상부고정금구
500 : 하부고정금구

Claims

내부에 중공부가 형성된 중공의 FRP 코어;
FRP코어의 외주면에 주름관 형태로 피복성형되는 실리콘재질의 절연하우징;
FRP 코어의 내주면에 피복성형되는 실리콘재질의 절연튜브; 및,
FRP 코어의 상, 하단부에 조립되는 상, 하부 고정금구; 를 포함하는 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관.
제1항에 있어서,
상, 하부 고정금구는 상기 FRP 코어 및 외측 절연하우징의 단부 주면을 감싸 압착조립되는 상, 하부 외부 고정금구와,
상, 하부 고정금구에 볼트 체결되어 내측 실리콘 재질의 절연튜브의 내주면을 외향으로 압착하여 조립되는 상, 하부 내부 커버고정금구로 구성되어 FRP 코어의 양단부 및 내,외측의 실리콘 절연하우징 및 절연튜브의 들뜸현상을 없애어서 절연특성을 높이도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관.
제2항에 있어서,
상기 상, 하부 외부고정금구는 상기 절연하우징의 단부 주면을 감싸 결합하는 제1 단차결합부와 상기 FRP 코어의 단부 주면을 감싸 결합하는 제2 단차결합부를 형성하고 결합하여 상기 절연하우징의 단부면이 상기 FRP 코어의 외주면에서 들뜨는 것을 차단하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관.
제2항에 있어서,
상기 제2 단차결합부의 내주면에는 상기 FRP 코어의 상, 하부 주면에 가공된 실란트 요홈에 대응한 실란트 요홈을 구성하여 조립시 피막된 접착제 기능의 실란트가 채워져 계면밀봉으로 절연 특성을 높이도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관.
제2항에 있어서,
상기 절연튜브는 상기 상, 하부 내부커버고정금구에 돌출된 환원형의 압착판에 의해 상기 절연튜브의 상, 하부 단부의 내주면을 외향으로 압착하여 상기 FRP 코어의 내주면에 밀착하여 들뜸을 방지하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중절연구조를 가진 중공형 절연애관.