KR101309317B1 - 가스 차단기용 밸브 및 그를 이용한 가스 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 차단기용 밸브 및 그를 이용한 가스 차단기에 관한 것으로서, 가스 차단기의 외형을 구성하며, 내측으로 가스의 유로가 제공되는 원통형의 실린더; 상기 실린더 내부를 구획하며, 통공이 형성되어 있는 구획판; 상기 실린더의 내부에 동심으로 위치하는 슬리브; 상기 슬리브에 삽입되며, 상기 구획판의 하부에서 상기 슬리브를 따라서 왕복 이동 가능하게 장착되는 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 저면에서 상측으로 탄성력을 가하는 탄성 수단; 및 상기 슬리브에 삽입되며, 상기 밸브 바디와 상기 구획판 사이에서 상하 이동 가능하게 장착되는 차단판을 포함하며, 상기 상기 밸브 바디에는 토출공이 형성되며, 상기 토출공은 상기 차단판의 이동에 의해서 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기가 제공된다.
가스 차단기, 밸브, 역지 밸브.

Description

가스 차단기용 밸브 및 그를 이용한 가스 차단기{VALVE FOR GAS CIRCUIT BREAKER AND A GAS CIRCUIT BREAKER WITH THE SAME}
본 발명은 가스 차단기용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류를 차단하거나 접속하는 차단기의 내부에서 가스의 흐름을 제어하기 위한 밸브에 관한 것이다.
차단기는 평상시에는 도체로 작용하여 전력을 전달하다가 사고의 발생으로 인하여 전류를 차단할 필요가 있을 때 신속하게 전류를 차단하는 역할을 하는 보호기기이며, 가스 차단기는 차단 및 절연의 매질로서 가스를 사용하는 차단기를 말한다.
이러한, 가스 차단기 내에서는 가스 유동을 제어하기 위해 여러가지 밸브가 사용되는데, 특히 직렬형 자동 팽창형 차단기의 경우 한쪽 방향의 유동에 대해서는 가스가 특정 압력차을 넘어설 때에만 흐름을 허용하고 반대 방향의 유동에 대해서는 작은 압력차에 대해서도 흐름을 허용하도록 하는 밸브가 사용된다. 따라서, 이러한 밸브가 동작 조건이 됐을 때 신속하게 동작하는 것은 차단기의 성능과 신뢰성 향상에 큰 영향을 미치게 된다.
도 1 및 도 2에 이러한 가스 차단기용 밸브의 일 예가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 밸브는 가스 차단기의 외형을 형성하고 내부에 가스의 유로를 제공하는 실린더(10)의 내부에 설치된다. 한편, 상기 실린더(10)의 내부에는 밸브 고정브라켓(20)이 위치하고, 상기 실린더(10)의 중심에는 슬리브(22)가 배치된다. 상기 밸브는 제1 차단판(30) 및 제2 차단판(40)으로 구성되고, 상기 제1 차단판(30) 및 제2 차단판(40)에는 각각 통공(32, 42)이 서로 겹치지 않도록 형성되어 있다. 아울러, 상기 밸브 고정브라켓(20)이 상기 제1 및 제2 차단판(30, 40)의 사이에 배치되어 있으며, 상기 밸브 고정브라켓(20)에는 상기 각각의 통공(32, 42)와 연통되는 통공(미도시)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 차단판(30, 40)이 모두 상기 밸브 고정브라켓(20)에 밀착된 상태에서는 가스가 통과할 수 없고, 제1 및 제2 차단판(30, 40) 중 어느 하나라도 상기 밸브 고정브라켓(20)으로부터 떨어진 경우에는 가스가 통과할 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 차단판(30) 및 제2 차단판(40)은 고정핀(50)에 삽입된 상태에서 고정핀(50)을 따라서 슬라이드 가능하도록 설치되고, 상기 고정핀(50)과 고정 플랜지(54) 사이에 배치되는 코일 스프링(52)에 의해 상기 제1 차단판(30)은 제2 차단판(40)을 향하는 탄성력을 받게 된다. 아울러, 상기 고정핀(50)은 상기 밸브 고정브라켓(20)에 고정된다.
도 2에서 좌측은 A 공간의 압력이 B 공간의 압력보다 큰 경우를 도시한 것이고, 우측은 그 반대의 경우를 도시한 것이다. A 공간의 압력이 큰 경우 상기 제2 차단판(40)은 상기 제1 차단판(30)측으로 이동하여 상기 밸브 고정브라켓(20)과 밀 착되게 된다. 또한, 상기 제1 차단판(30)은 상기 코일 스프링(52)의 탄성력으로 인해서 상기 밸브 고정브라켓(20)과 밀착된다. 따라서, 양자가 모두 밸브 고정브라켓(20)과 밀착되어 있으므로, 가스가 통과하지 못한다.
이 상태에서 압력이 점차 증가하여, 상기 스프링의 탄성력 보다 커지면 상기 제2 차단판(40)의 통공(42)을 통해서 압력이 제1 차단판(30)에 적용되어 제1 차단판(30)이 하향으로 이동하게 되고 결국, 제1 차단판(30)이 상기 밸브 고정브라켓(20)으로부터 떨어지게 되어, A 공간측의 가스는 B 공간측으로 유입된다. 반대로, B 공간의 압력이 더 높은 경우에는 제1 차단판(30)이 상부로 이동하면서 상기 밸브 고정브라켓(20)과 밀착되지만, 상기 제2 차단판(40) 역시 상부로 이동하여 유로가 개방되고 가스가 A 공간으로 유입되게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 가스 차단기용 밸브에 있어서 가스의 유로가 제1 차단판과 제2 차단판에 서로 엇갈리게 배치된 통공을 통해서 제공되게 되므로 유로의 면적이 제한되는 문제가 있다. 즉, 어느 한쪽의 차단판에 형성된 통공을 넓히면 다른 쪽의 차단판에 형성된 통공을 줄여야 하므로 유로의 면적확대에 한계가 있고, 이로 인해서 가스의 흐름저항을 높이게 될 뿐만 아니라 설계 자유도를 제한하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 밸브의 면적 내에서 최대한으로 유로의 면적을 확보할 수 있도록 하여 흐름 저항을 줄일 수 있는 밸브를 갖는 가스 차단기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
본 발명은 또한 밸브의 면적 내에서 최대한으로 유로의 면적을 확보할 수 있도록 하여 흐름 저항을 줄일 수 있는 가스 차단기용 밸브를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 가스 차단기의 외형을 구성하며, 내측으로 가스의 유로가 제공되는 원통형의 실린더; 상기 실린더 내부를 구획하며, 통공이 형성되어 있는 구획판; 상기 실린더의 내부에 동심으로 위치하는 슬리브; 상기 슬리브의 외측에 끼워지며, 상기 구획판의 하부에서 상기 슬리브를 따라서 왕복 이동 가능하게 장착되는 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 저면에서 상측으로 탄성력을 가하는 탄성 수단; 및 상기 슬리브의 외측에 끼워지며, 상기 밸브 바디와 상기 구획판 사이에서 상하 이동 가능하게 장착되는 차단판을 포함하며, 상기 상기 밸브 바디에는 토출공이 형성되며, 상기 토출공은 상기 차단판의 이동에 의해서 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기가 제공된다.
여기서, 상기 밸브 바디는 일측면이 개구된 원통형의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 토출공은 상기 밸브 바디의 저면에 원주방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 차단판은 원판의 형태를 가질 수 있다.
한편, 상기 슬리브에는 탄성 수단 고정플랜지가 설치되고, 상기 탄성 수단은 상기 밸브 바디의 저면과 상기 탄성 수단 고정플랜지 사이에 개재될 수 있다.
여기서, 상기 탄성 수단은 코일 스프링이고, 상기 슬리브의 외측에 삽입되어 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 가스 차단기의 외형을 구성하며, 내측으로 가스의 유로가 제공되는 원통형의 실린더; 상기 실린더 내부를 구획하며, 통공이 형성되어 있는 구획판; 및 상기 실린더의 내부에 동심으로 위치하는 슬리브;를 포함하는 가스 차단기에 설치되어 가스의 흐름을 제어하기 위한 가스 차단기용 밸브로서, 상기 슬리브에 삽입되며, 상기 구획판의 하부에서 상기 슬리브를 따라서 왕복 이동 가능하게 장착되는 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 저면에서 상측으로 탄성력을 가하는 탄성 수단; 및 상기 슬리브에 삽입되며, 상기 밸브 바디와 상기 구획판 사이에서 상하 이동 가능하게 장착되는 차단판을 포함하며, 상기 상기 밸브 바디는 상기 구획판측 단부가 개구되어 있고, 상기 탄성 수단측 단부에는 토출공이 형성되며, 상기 토출공은 상기 차단판의 이동에 의해서 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기용 밸브가 제공된다.
여기서, 상기 밸브 바디는 일측면이 개구된 원통형의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 토출공은 상기 밸브 바디의 저면에 원주방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 차단판은 원판의 형태를 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 측면들에 의하면, 가스의 흐름이 가능하게 하는 유로가 서로 엇갈리게 배치된 두 개의 통공이 아니라 밸브 바디의 저면에 형성된 토출공에 의해서 제공되므로 유로가 단순화되어 흐름 저항이 낮아질 뿐만 아니라, 밸브 바디 저면 중 토출공으로서 활용할 수 있는 면적이 넓어지므로 설계 자유도도 높일 수 있게 된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 차단기용 밸브의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 3에 본 발명에 따른 가스 차단기용 밸브의 일 실시예(100)가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 실시예(100)는 속이 빈 원통형의 밸브 바디(110)를 포함한다. 상기 밸브 바디(110)는 일측 단부는 개방되어 있고, 타측 단부에는 중앙부에 후술할 슬리브(120)가 삽입되기 위한 슬리브 삽입공(112)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 밸브 바디(110)는 상기 슬리브(120)의 외측에서 슬리브(120)의 길이 방향을 따라서 이동 가능하게 삽입된다.
또한, 상기 슬리브 삽입공(112)을 중심으로 하여 3개의 토출공(114)이 원주 방향을 따라서 배치되는데, 각각의 토출공(114)은 원호를 따라 연장된 장공의 형상을 갖는다.
한편, 상기 슬리브(120)는 가스 차단기의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 밸브 바디(110)의 저면으로부터 소정 거리 이격된 위치에 스프링 고정 플랜지(122)가 상기 슬리브(120)의 표면에 고정설치된다. 상기 스프링 고정 플랜지(122)는 도 시된 바와 같이 납작한 원판 형태를 가지며, 상기 스프링 고정 플랜지(122)와 상기 밸브 바디(110)의 저면 사이에 코일 스프링(140)이 개재된다.
상기 코일 스프링(140)은 상기 슬리브(120)의 외측에 삽입되며, 상기 밸브 바디(110)와 상기 스프링 고정 플랜지(122) 사이의 최대 이격 거리는 상기 코일 스프링(140)의 길이 보다 짧게 설정된다. 따라서, 상기 코일 스프링(140)은 약간 압축된 상태에서 고정되므로, 지속적으로 상기 밸브 바디(110)의 저면에 탄성력을 가하게 된다.
상기 밸브 바디(110)의 내측에 차단판(130)이 위치한다. 상기 차단판(130)은 중앙에 형성된 슬리브 삽입공(132)을 통해서 상기 슬리브(120)의 외측에 삽입되며, 상기 밸브 바디(110)와 동일하게 상기 슬리브(120)를 따라서 슬라이드 가능하도록 설치된다.
따라서, 상기 차단판(130)에 압력이 가해지면, 상기 차단판(130)은 상기 밸브 바디(110)측으로 슬리브(120)를 따라서 이동하여 밸브 바디(110)의 저면에 밀착된다. 여기서, 상기 차단판(130)의 외경은 상기 토출공(114)을 모두 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖게 되므로, 차단판(130)이 상기 밸브 바디(110)의 저면에 밀착하게 되면 상기 토출공(114)은 상기 차단판(130)에 의해 폐쇄되게 된다.
이제 도 4를 참조하여 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.
도 4는 가스 차단기에 상기 실시예가 적용된 상태를 도시한 단면도이다. 도 4에서 좌측 단면은 A 공간의 압력이 높은 상태를 도시한 것이고, 우측 단면은 B 공 간의 압력이 높은 상태를 도시한 것이다.
상기 가스 차단기는 외형을 구성하며, 내측으로 가스의 유로를 제공하는 실린더(10)를 포함하고 있고, 상기 실린더(10)의 내부에 상술한 슬리브(120)가 동심으로 배치되어 있다. 또한, 상기 밸브 바디(110)의 상측에는 상기 실린더(10)의 내부 공간을 두 개로 분할하는 구획판(12)이 위치하는데, 상기 구획판(12)에는 가스가 관통하여 흐를 수 있도록 하는 다수의 통공(14)이 형성되어 있다. 이하의 설명에서는, 편의상 상기 구획판(12)의 상부 공간을 A 공간으로 지칭하고, 하부 공간을 B 공간으로 지칭한다.
상기 밸브 바디(110)는 상기 구획판(12)에 의해 상향 이동이 일정 범위 내로 제한되어 있다. 아울러, 상기 밸브 바디(110)에 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 밸브 바디(110)가 상향으로 이동하여 밸브 바디(110)의 개구측 단부가 상기 구획판(12)의 저면과 밀착되게 된다.
한편, 도 4의 좌측 단면에서는, A 공간의 압력이 더 높으므로 상기 차단판(130)에는 하향의 압력이 가해지고, 이로 인해 상기 차단판(130)은 하향으로 이동하여 상기 밸브 바디(110)의 저면에 밀착하게 된다. A 공간의 압력이 더욱 높아지면, 압력은 상기 밸브 바디(110)를 하향으로 이동시키게 되며, 이로 인해 상기 밸브 바디(110)의 상단부는 상기 구획판(12)의 저면으로부터 분리된다. 따라서, A 공간 내의 가스는 상기 구획판(12)의 통공(14)을 지나 상기 구획판(12)과 상기 밸브 바디(110)의 상단부 사이의 이격된 틈새를 통해서 B 공간으로 유입될 수 있다.
이러한 가스의 흐름은 A 공간과 B 공간 사이의 압력차 및 상기 코일 스프 링(140)의 탄성력이 평형을 이룰때까지 지속된다. 양 공간의 힘이 평형을 이루게 되면, 상기 밸브 바디(110)는 상기 코일 스프링(140)의 탄성력에 의해서 상기 구획판(12)의 저면과 접촉한 상태를 유지하고, 상기 차단판(130)은 상기 밸브 바디(110)의 저면에 안착된 상태에 있게 된다.
이후, B 공간의 압력이 증가하면, 상기 차단판(130)에 압력이 전달되어 도 4의 우측 단면에 도시된 바와 같이 차단판(130)이 밸브 바디(110)의 저면으로부터 이격되면서 가스 유로를 형성하게 되고, 이를 통해서 B 공간의 가스는 상기 밸브 바디(110)의 토출공(114) 및 상기 구획판(12)의 통공(14)을 통해서 A 공간으로 유입된다.
이러한 구조를 통해서, 상기 가스 차단기에 설치된 밸브 조립체는 A 공간의 압력이 B 공간의 압력보다 소정 정도 이상인 경우에만 흐름을 허용하는 역지 밸브로서 기능하게 되는 것이고, 유로가 단순하므로 흐름 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 토출공의 형태에도 제약이 적다. 아울러, 하나의 스프링만을 사용하여도 되므로 스프링에 의한 유로 면적의 제한도 줄어들게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 가스 차단기의 밸브를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브가 사용된 가스 차단기의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 차단기용 밸브의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예가 적용된 가스 차단기의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

Claims (6)

  1. 가스 차단기의 외형을 구성하며, 내측으로 가스의 유로가 제공되는 원통형의 실린더;
    상기 실린더 내부를 구획하며, 통공이 형성되어 있는 구획판;
    상기 실린더의 내부에 동심으로 위치하는 슬리브;
    상기 슬리브의 외측에 끼워지며, 상기 구획판의 하부에서 상기 슬리브를 따라서 왕복 이동 가능하게 장착되는 밸브 바디;
    상기 밸브 바디의 저면에서 상측으로 탄성력을 가하는 탄성 수단; 및
    상기 슬리브의 외측에 끼워지며, 상기 밸브 바디와 상기 구획판 사이에서 상하 이동 가능하게 장착되는 차단판을 포함하며,
    상기 밸브 바디에는 토출공이 형성되며,
    상기 토출공은 상기 차단판의 이동에 의해서 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 바디는 일측면이 개구된 원통형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출공은 상기 밸브 바디의 저면에 원주 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차단판은 원판의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브에는 탄성 수단 고정플랜지가 설치되고, 상기 탄성 수단은 상기 밸브 바디의 저면과 상기 탄성 수단 고정플랜지 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 수단은 코일 스프링이고, 상기 슬리브의 외측에 삽입되는 것을 특징으로 하는 가스 차단기.
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