KR101521822B1 - 레일 주행형 방폭 전원공급장치 - Google Patents

Abstract

레일 주행형 방폭 전원공급장치에 관한 것으로, 일정 거리만큼 이격되고 서로 마주보는 홈부의 내측면에 전원이 통하도록 고정되는 전원 공급단자와 상기 홈부의 전면을 차단하는 차단막이 마련되는 레일 부재, 상기 전원 공급단자와 접촉되어 전원을 전송하는 전원 연결단자와 상기 레일 부재를 따라 이동 가능하도록 바퀴가 마련되는 주행체를 마련하여 전원 공급단자와 이를 따라 이동하는 전원 연결단자가 비활성 기체에 의해 차단되어 방폭 상태를 유지할 수 있게 되고, 전원 연결단자의 이동에 따른 불꽃이 발생하게 되더라도 레일 부재의 외측으로 분출되지 않게 되어 점화원에 의한 폭발 또는 화재 등을 방지할 수 있으며, 차단막에 의해 비활성 기체의 유출을 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

레일 주행형 방폭 전원공급장치{Rail Traveling Explosion-proof Power Supply}

본 발명은 레일 주행형 방폭 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레일을 따라 이동하는 전동장치, 전기설비 등에 전원을 공급함과 함께 불꽃(스파크)으로 인한 폭발 사고가 발생하지 않도록 방지하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 해양 플랜트나 정유 시설 혹은 자원 채굴 공간과 같은 폭발성 대기의 위험에 노출된 지역에서는 전동장치 또는 전기설비 등의 적용 시 구동기에서 발생하는 미세한 불꽃(스파크)으로 인해 폭발 사고가 발생할 수 있다.

방폭은 석유·화학공장에서 취급 또는 저장되는 화학물질 중 많은 수의 가연성 물질이 적당한 농도에 이르러 불꽃(flame), 낙뢰, 정전기, 전기설비 등의 점화원을 만나거나 자연 발화온도에 이르게 되면, 맹렬한 속도의 화학반응을 일으키게 되고, 강한 에너지를 분출하게 되는데, 이들 중에서 전기설비 등이 점화원으로 작용하지 못하도록 하는 것이다.

폭발의 요소는 가연성 물질, 산소, 점화원으로 나누어지며, 이들 세 가지 요소 중에서 1 가지만 없어도 폭발의 가능성은 없다.

따라서 해양 플랜트, 정유시설, 자원 채굴 공간 등에는 가연성 물질과 산소가 항상 존재하므로, 전동장치 또는 전기설비에서 발생되는 점화원을 제거 또는 보호함으로써, 폭발을 방지하는 것이 방폭을 위한 요건이다.

현재까지 방폭 기능이 필요한 생산 현장 등에서 자동화를 위한 전동장치 또는 전기설비 등의 전력 공급은 케이블을 통한 전력 공급이 주를 이루고 있다. 케이블을 통한 전력 공급은 케이블을 끌고 다녀야 하는 단점 때문에 이송 지역이나 거리에 큰 제약이 따르고 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '대차의 비접촉식 전원공급장치'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 대차의 비접촉식 전원공급장치에는 대차의 주행용 모터를 구동시키기 위한 구동전력을 인가하는 대차의 전원공급장치로서, 그 단면이 "ㄷ" 형상을 갖는 지지부재 내에 일정 간격으로 한 쌍의 연장부가 형성된 후 상기 연장부의 단부에는 전원부로부터 소정 전원을 인가 받는 도체부가 형성된 상태에서 안내레일의 일측에 설치되는 급전부 및 그 단면이 "∃" 형상으로 이루어지고 그 간격 사이에는 상기 안내레일에 설치된 급전부의 도체부가 위치되어 그 주위에 자장이 형성됨에 따라 상기 대차의 주행용 모터에 전력을 공급할 수 있도록 상기 급전부와 대응되는 지점의 대차 하부에 픽업유닛이 설치된다.

하기 특허문헌 2에는 '내압 방폭형 전동기'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2에 따른 내압 방폭형 전동기는 샤프트가 관통되게 설치되며, 상기 샤프트의 방향 일단이 개방되는 개구부가 형성되고, 내측에서 상기 개구부를 통해 외측으로 노출되는 케이블이 설치되는 케이스, 상기 개구부에 대향하여 제1 개구홀이 형성되며 상기 제1 개구홀의 반대편에는 제2 개구홀이 형성되고 양단의 테두리가 곡면을 이루는 메인부재, 상기 메인부재와 연통되어 상기 케이스로부터 빠져나온 상기 케이블이 수용되게 중공이 형성되도록 상기 메인부재에 연장형성되는 연장부재를 포함한다.

상기 메인부재에는 상기 연장부재의 폭보다 확장되는 박스부, 상기 제2 개구홀을 커버하여 상기 박스부에 체결되는 커버부 및 상기 개구부를 가로질러 상기 케이스에 체결되며, 상기 케이블이 관통되는 끼움홀이 형성되는 폐쇄판이 개시되어 있다.

대한민국 실용신안 등록번호 제20-0341917호(2004년 2월 3일 등록) 대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0006658호(2014년 1월 16일 공개)

그러나 종래기술 1에 따른 대차의 비접촉식 전원공급장치는 급전부와 픽업유닛이 비접촉식으로 이루어져 불꽃(스파크) 등의 점화원이 발생되지 않는 안정성을 가지나, 급전부와 픽업유닛 사이에 이물질 또는 방해물질이 위치하게 되면 전력 공급이 불안정해지게 되고, 픽업유닛에 필요한 전력보다 큰 전력을 공급해야 되므로 과도한 전력이 공급되어야 하며, 자기장 발생장치 등이 추가로 필요하게 되어 설치에 따른 비용이 고가로 소요되는 문제점이 있었다.

또한 종래기술 2에 따른 내압 방폭형 전동기는 전동기의 케이스에 케이블을 밀폐시키는 폐쇄판이 고정되어 전동기 내부에서 발생된 점화원이 외부로 전이되는 것을 차단할 수 있으나, 전동기에 전원을 공급하는 케이블의 이동에 따라 케이블의 손상에 따른 발화 또는 폭발의 위험성이 있으며, 케이블 이동에 따른 제약 등이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력을 공급하는 전선(케이블) 없이 전동장치 또는 전기설비 등에 전력을 공급할 수 있는 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전력을 공급하는 전선의 길이에 관계없이 장거리를 이동하는 전동장치 등에 안정적인 전력을 공급할 수 있는 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치는 일정 거리만큼 이격되고 서로 마주보는 홈부의 내측면에 전원이 통하도록 고정되는 전원 공급단자와 상기 홈부의 전면을 차단하는 차단막이 마련되는 레일 부재, 상기 전원 공급단자에 접촉되어 전원을 전송하는 전원 연결단자와 상기 레일 부재를 따라 이동 가능하도록 바퀴가 마련되는 주행체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 홈부와 차단막 사이에는 상기 전원 공급단자와 상기 전원 연결단자에 의해 발생되는 불꽃이 외부로 전이되지 않도록 비활성 기체가 충진 또는 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 비활성 기체는 상온에서 기체이며, 가장 바깥 전자껍질에 전자가 가득하여 다른 원소와 결합 또는 반응하지 않는 안정된 기체로서, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 이산화탄소(CO₂) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 차단막은 상기 레일 부재 외부의 폭발성 기체와 격리되도록 상기 홈부와 상기 레일 부재의 외면을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 차단막은 상기 전원 연결단자의 이동 시 개폐됨과 함께 밀폐력을 갖도록 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 전원 공급단자는 상기 전원 연결단자와의 접촉면이 증대되어 전원이 안정적으로 공급되도록 일정 두께를 갖는 평판형, 원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 레일 부재에는 상기 전원 공급단자와 절연되도록 절연체가 고정되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치에 의하면, 전원 공급단자와 이를 따라 이동하는 전원 연결단자가 비활성 기체에 의해 차단되어 방폭 상태를 유지할 수 있게 되고, 전원 연결단자의 이동에 따른 불꽃이 발생하게 되더라도 레일 부재의 외측으로 분출되지 않게 되어 점화원에 의한 폭발 또는 화재 등을 방지할 수 있으며, 차단막에 의해 비활성 기체의 유출을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한 본 발명에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치는 방폭 기능이 필요한 생산 현장 등에서 전동 레일을 통한 자동화 장치 및 물류의 장거리 이송이 가능해지며, 레일을 따라 자동화 장비 또는 물류를 이송시킴으로써 물류 이송의 효율성과 생산성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 도시한 입체도,
도 2는 도 1에 도시된 레일 주행형 방폭 전원공급장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 레일 주행형 방폭 전원공급장치의 레일 부재 측면을 도시한 측면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치를 도시한 입체도이고, 도 2는 도 1에 도시된 레일 주행형 방폭 전원공급장치의 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치는 일정 거리만큼 이격되고 서로 마주보는 홈부(11)의 내측면에 전원이 통하도록 고정되는 전원 공급단자(12)와 상기 홈부(12)의 전면을 차단하는 차단막(13)이 마련되는 레일 부재(10), 상기 전원 공급단자(12)에 접촉되어 전원을 전송하는 전원 연결단자(21)와 상기 레일 부재(10)를 따라 이동 가능하도록 바퀴(22)가 마련되는 주행체(20)를 포함한다.

레일 부재(10)는 주행체(10)의 바퀴(22) 폭과 동일한 폭으로 떨어져 있고, 이들 레일 부재(10)에는 일정 깊이를 갖는 홈부(11)가 형성된다. 홈부(11)는 2개의 레일 부재(10)가 서로 마주보는 면 즉, 대칭된 면에 각각 형성된다.

이러한 홈부(11)에는 레일 부재(10)의 길이 방향을 따라 전원 공급단자(12)가 고정되며, 레일 부재(10)와 전원 공급단자(12) 사이에는 전원 공급단자(12)의 전원이 레일 부재(10)로 전달됨을 차단하는 절연체(13)가 고정된다.

또 홈부(11)의 전면 즉, 서로 마주보는 면에는 차단막(14)이 마련되며, 차단막(13)은 전체 높이의 중간 부위가 절단되어 있다. 즉, 도면 부호 14는 차단막(13)이 서로 분리되어 있는 분할선(15)을 나타낸다.

한편 차단막(14)은 연질의 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 주행체(20)와 함께 이동되는 전원 연결단자(21)의 이동 시 전원 연결단자(21)를 감쌀 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 차단막(14)은 평상 시 홈부(11)의 내측면과 레일 부재(10)의 외면을 차단하고 있으면서 전원 연결단자(21)의 이동에 따른 이동이 원활하게 이루어지도록 함은 물론 밀폐된 상태를 유지하도록 하기 위함이다.

또한 주행체(20)는 레일 부재(10)를 따라 이동하는 전동장치, 전동기, 전기설비 등을 총칭하는 것으로, 인가된 전원에 의해 동력 또는 회전력을 발생시키는 것을 일컫는다.

이러한 주행체(20)의 저면에는 수평으로 연장되어 전원 공급단자(12)에 접촉되는 전원 연결단자(21)가 고정된다. 전원 연결단자(21)는 전원 공급단자(12)와 접촉되어 주행체(20) 내부로 전원이 공급되도록 장착된다.

아울러 주행체(20)의 좌우 양측에는 레일 부재(10)를 따라 이동 가능하도록 바퀴(22)가 장착된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 공급단자(12)와 전원 연결단자(21)는 다양한 형태로 접촉될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 전원 공급단자(12)는 일정 높이를 갖는 평판형으로 이루어짐과 함께 전원 연결단자(21)는 전원 공급단자(12)와 접촉이 원활하게 이루어지도록 일(一)자 형상으로 이루어진다.

또 도 3b에 도시된 바와 같이, 전원 공급단자(12)는 반원형으로 이루어질 수 있으며, 전원 연결단자(21)는 전원 공급단자(12)와 접촉이 원활하게 이루어지도록 원호 형상으로 이루어질 수 있다. 반원형으로 이루어진 전원 공급단자(12)는 원형으로 형성될 수도 있다.

또한 도 3c에 도시된 바와 같이, 전원 공급단자(12)는 일정 두께와 폭을 갖는 사각형으로 형성될 수 있으며, 이에 대응되는 전원 연결단자(21)는 전원 공급단자(12)와 접촉이 원활하게 이루어지도록 사각 형상으로 이루어질 수 있다.

도 3에서와 같이, 전원 공급단자(12) 및 전원 연결단자(21)는 평판형, 원형(반원형 포함), 사각형 및 다각형 형상으로 이루어져 단자(12, 21) 간의 접촉 면적을 넓혀 전원이 보다 안정적으로 공급되도록 한다.

도 4는 전원 연결단자(21)가 차단막(14)을 지나가는 상태를 도시한 것으로, 차단막(14)은 분할선(15)에 의해 분리되어 있다.

이에 따라 전원 연결단자(21)가 이동되지 않는 구간에서 차단막(14)은 홈부(11)와 레일 부재(10)의 외면을 차단하고 있으면서 전원 연결단자(21)가 이동될 때 전원 연결단자(21)의 위치에서 상하로 들뜨는 상태로 전환된다.

이는 차단막(14)이 연질의 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질로 이루어져 있어 전원 연결단자(21)의 이동에 따라 자연스럽게 개방된다. 즉, 차단막(14)은 전원 연결단자(21)가 위치하는 지점에서 상하로 신축된 다음 전원 연결단자(21)가 이동된 다음에 상하로 분리된 차단막(14)의 탄성에 의해 밀폐된 상태로 전환된다.

한편 도면에 도시되지는 않았으나, 레일 부재(10)의 홈부(11)에 비활성 기체를 공급하는 가스 공급장치(미도시)가 마련된다.

비활성 기체는 상온에서 기체 상태를 유지하면서 가장 바깥 전자껍질에 전자가 가득하여 다른 원소와 결합 또는 반응하지 않는 안정된 기체를 사용한다. 이러한 기체로는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 이산화탄소(CO₂) 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 가스 공급장치는 비활성 기체를 주행체(20)의 이동 시에만 제한적으로 공급한다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치는 2개의 레일 부재(10)를 주행체(20)를 이동시키고자 하는 길이 방향으로 설치한다. 이때 2개의 레일 부재(10)에는 각각 홈부(11)에 전원 공급단자(12)가 고정되어 있으며, 홈부(11)의 전면에는 각각 분할선(15)에 의해 상하로 분리된 차단막(14)이 고정되어 있다.

아울러 레일 부재(10)와 전원 공급단자(12) 사이에는 전원 공급단자(12)의 전원이 레일 부재(10)로 전송되지 않도록 절연체(13)를 고정한다. 또 전원 공급단자(12)는 전원이 잘 통하는 구리 재질을 사용하며, 전원 연결단자(21) 또한 구리를 사용할 수 있으나, 주행체(20)와 함께 이동하면서 전원 공급단자(12)와 접촉된 상태를 유지하여야 하므로 보다 강도가 높으면서도 도전율이 우수한 크롬, 알루미늄, 텅스텐 등의 금속 재질을 사용할 수도 있다.

또 전원 공급단자(12)에는 외부로부터 전원이 연결되며, 소정 위치에는 레일 부재(10)의 홈부(11)에 비활성 기체를 공급하는 가스 공급장치(미도시)를 마련한다.

주행체(20)에는 하측에 전원 연결단자(21)를 고정하며, 전원 연결단자(21)는 2개의 전원 공급단자(12)와 접촉되도록 수평으로 연장 형성된다. 이러한 전원 공급단자(12) 및 전원 연결단자(21)는 도 3에서와 같이, 평판형, 원형, 사각형 등의 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성한다.

이와 같은 전원 공급단자(12) 및 전원 연결단자(21)는 접촉 면적을 넓게 하여 줌으로써, 전원 연결단자(21)의 이동 시 전원 공급단자(12)로부터 전원 연결단자(21)로 전원이 양호하면서도 원활하게 전송되도록 하기 위함이다.

또한 레일 부재(10)에는 주행체(20)의 바퀴(22)가 안착되며, 주행체(20)는 일정한 속도로 이동하거나 유·무선 조작기 등에 조작되어 이동할 수 있다.

다음 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 레일 주행형 방폭 전원공급장치는 이동하고자 하는 방향 또는 위치로 레일 부재(10)가 설치된 상태에서 주행체(20)가 이동하게 된다.

이때 레일 부재(10)의 전원 공급단자(12)에는 외부에서 전원이 공급되도록 연결되어 있으며, 레일 부재(10)의 전원 공급단자(12)와 주행체(20)의 전원 연결단자(21)는 서로 접촉되어 있다.

이와 같이 전원 공급단자(12)와 전원 연결단자(21)가 접촉된 상태에서 작업자는 주행체(20)를 이동시키기 위하여 유·무선 조작기를 이용하여 주행체(20)를 주행시킨다.

이렇게 주행체(20)는 레일 부재(10)를 따라 이동하게 되는데, 이때 주행체(20)에는 전원 공급단자(12)와 접촉되어 있는 전원 연결단자(21)를 통해 전원이 공급된다.

이와 함께 레일 부재(10)의 홈부(11)에는 가스 공급장치(미도시)에 의해 비활성 기체가 지속적으로 공급된다. 즉, 비활성 기체는 홈부(11)를 차단하고 있는 차단막(14)에 의해 레일 부재(10)의 외측으로 이동되지 않고서 레일 부재(10)의 홈부(11)를 따라 이동하게 된다.

이에 따라 주행체(20)의 이동과 함께 전원 연결단자(21)가 전원 공급단자(12)를 따라 이동하면서 불꽃(스파크)이 발생하게 되더라도 불꽃은 레일 부재(10)의 홈부(11) 외측으로 분출하지 않게 된다.

이는 비활성 기체가 주행체(20)의 이동 시 홈부(11)에 지속적으로 공급되어 충진됨으로써 레일 부재(10)의 홈부(11) 공간을 외부와 차단하게 된다.

이와 같이 비활성 기체가 홈부(11) 내에 충진됨에 따라 전원 연결단자(21)의 이동에 따른 불꽃이 발생하게 되더라도 레일 부재(10)의 외부와 차단되는 방폭 상태를 유지할 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 레일 부재 11: 홈부
12: 전원 공급단자 13: 절연체
14: 차단막 15: 분할선
20: 주행체 21: 전원 연결단자
22: 바퀴

Claims (7)

1. 일정 거리만큼 이격되고 서로 마주보는 홈부의 내측면에 전원이 통하도록 고정되는 전원 공급단자와 상기 홈부의 전면을 차단하는 차단막이 마련되는 레일 부재,
   상기 전원 공급단자에 접촉되어 전원을 전송하는 전원 연결단자와 상기 레일 부재를 따라 이동 가능하도록 바퀴가 마련되는 주행체를 포함하는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 홈부와 차단막 사이에는 상기 전원 공급단자와 상기 전원 연결단자에 의해 발생되는 불꽃이 외부로 전이되지 않도록 비활성 기체가 충진 또는 공급되는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 비활성 기체는 상온에서 기체이며, 가장 바깥 전자껍질에 전자가 가득하여 다른 원소와 결합 또는 반응하지 않는 안정된 기체로서, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 이산화탄소(CO₂) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 차단막은 상기 레일 부재 외부의 폭발성 기체와 격리되도록 상기 홈부와 상기 레일 부재의 외면을 차단하는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 차단막은 상기 전원 연결단자의 이동 시 개폐됨과 함께 밀폐력을 갖도록 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전원 공급단자는 상기 전원 연결단자와의 접촉면이 증대되어 전원이 안정적으로 공급되도록 일정 두께를 갖는 평판형, 원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 레일 부재에는 상기 전원 공급단자와 절연되도록 절연체가 고정되는 것을 특징으로 하는 레일 주행형 방폭 전원공급장치.
   

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