KR101561357B1

KR101561357B1 - 전기 장비용 내부 결함표시기

Info

Publication number: KR101561357B1
Application number: KR1020137000191A
Authority: KR
Inventors: 저스틴 조지 페친; 아담 존 헌스버거; 존 폴 치숌; 이혁재
Original assignee: 아이에프디 인터널 폴트 디텍터 코포레이션
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2015-10-16
Also published as: BR112012030676A2; EP2577248A1; CN102939521B; CN102939521A; KR20140015235A; US20130074603A1; BR112012030676B1; JP5450894B2; CA2799862A1; CA2799862C; US9188500B2; JP2013531788A; EP2577248B1; HK1177635A1; WO2011153604A1; MX2012014325A; EP2577248A4

Abstract

전기 디바이스의 하우징 내의 급속한 압력 서지의 발생을 표시하는 결함 표시기가: 상기 하우징의 구멍 내에 장착될 수 있는 배럴; 하우징 내의 챔버의 내면과 외면 사이를 연통하는 적어도 하나의 오리피스를 가지는 상기 하우징 내의 챔버와, 상기 챔버의 내면과 외면 사이의 압력 차이에 반응하여 이동가능한 가동 부재를 가지는 가동(actuating) 기구; 배럴의 보어 내의 플런저로, 상기 배럴 내에서 외측으로 탄지 결합되며 상기 가동 부재에 의해 정상적으로 활성화된 위치에 유지되는 플런저; 및 상기 플런저와 상기 배럴 사이에 배치된 반경방향 시일을 포함한다.
압력 차이가 양의 임계값을 초과하면, 가동 부재는 이동되어 상기 플런저를 트리거 위치로 외측으로 이동시킨다. 반경방향 시일은 이중-립 시일일 수 있다.

Description

전기 장비용 내부 결함표시기{INTERNAL FAULT INDICATOR FOR ELECTRICAL EQUIPMENT}

[0001] 이 출원은 변압기, 반응기(reactor), 캐패시터, 등의 유체-충진 전기 장비들의 내부 결함의 발생을 시그널링(signaling)하기 위한 표시기에 대한 것이다. 본 발명의 실시예들은 전기 동력 분배 시스템에 사용되는 전기 부품들에 특수 용도를 가진다.

[0002] 전력 분배 그리드(grid)는 변압기들, 캐패시터들, 및 반응기와 같은 전기 부품들을 사용한다. 시효 또는 운전 스트레스가 절연 시스템에 장애를 초래하면 그러한 장치들에 위험할 수 있는 상태들이 생성될 수 있다. 그러한 장치 내의 단락 회로는 수 초 내에 대량의 에너지를 방출할 수 있다. 최악의 경우, 장치는 절연 오일의 증기화와 오일 증기의 연소성 또는 휘발성 가스로의 분해에 기인하는 급속한 내부 압력 상승에 기인하여 폭발할 수 있다.

[0003] 거의 모든 기둥(pole)에 장착된 분배 변압기들은 방출(expulsion) 퓨즈, 전류제한 퓨즈, 또는 몇몇 다른 신속작용 보호 장치를 포함하는 차단기(cutout)에 의해 보호된다. 이러한 차단기들은 과부하 또는 내부 결함의 경우에 아크 전류를 방지하기 위하여 전기 에너지원으로부터 결함(fault) 있는 장치를 차단하여 손상을 최소화한다. 서비스 작업원은 또한 특정 회로들을 가동하거나 차단하기 위하여 수동 스위치들로서 차단기를 사용할 수 있다. 시스템에 과부하가 존재하고 차단기가 작동하면, 이어서 서비스 작업원은 용이하게 개방된 차단기를 검출하고 개방된 차단기에 의해 차단된 변압기가 작동 중단된 것을 인식한다. 결함이 변압기 하류에 있으면, 이어서 결함이 수정되면, 서비스 작업원이 회로를 재가동하기 위하여 차단기를 재접속하는 것은 단순한 일이다. 유사한 형태의 보호 퓨즈들이 또한 전압 조정기들에도 사용되며, 예컨대, 베이어넷(bayonet) 퓨즈 또는 전류제한 퓨즈가 사용될 수 있는 패드-장착 변압기들에 사용된다.

[0004] 결함이 변압기에 있으면 이어서 변압기가 수선되기 전에 닫히면 변압기 내부에서 아크를 발생할 수 있을 것이다. 일단 고장이 발생한 장치는 아크 발생에 의해 유발된 내부손상이 교정되기 전에는 재가동시 재차 고장날 것이 확실하다. 아크 발생(arcing)은 디바이스 내의 탄화 경로(carbonized path)를 잔류시켜 디바이스 하우징 또는“탱크(tank)”의 기계적 일체성을 손상시킬 수 있다. 이는 디바이스가 재가동시 최종적으로 고장날 위험을 증가시킨다. 궁극적인 경우, 변압기들은 폭발할 수 있다. 이는 재물 손상 및 서비스 작업원 및 우연히 근접한 어느 공공 종사원의 심각한 부상을 초래할 수 있다. 이러한 가능성을 피하기 위하여 서비스 작업원은 보호 장치에 의해 동력 시스템으로부터 차단된 것이 발견된 어떠한 전기 장치라도 재가동하기 전에 주의깊게 검사를 수행하고 특수한 사전주의 조치를 취하지 않으면 안된다.

[0005] 불행히도, 내부 결함은 디바이스에 결함이 발생했다는 분명한 가시적인 단서를 남기지 않고도 발생할 수 있다. 특정 장치가 고장난 것을 서비스 작업원이 말하지 않으면 전기 디바이스가 고장난 것을 검출하지 못하고 그 장치에 다시 전원을 공급할 수 있다. 이는 상기 설명한 바와 같은 전기 디바이스의 심각한 고장을 초래할 수 있다.

[0006] 디바이스가 내부 아크 발생 결함으로 손상되면, 변압기나 전압 조정기와 같은 오일-충진 전기 디바이스들의 내부 압력의 순간적 또는 급속한 서지(surge)가 존재함이 알려져 있다. 이는 아크 발생이 일부 오일을 증기화시키는 온도의 현저한 증가를 발생시키기 때문에 일어난다. 특정 전기 디바이스들은 SF₆와 같은 전기절연 가스들로 충진된다. 그러한 가스 충진 디바이스들의 경우, 아크 발생은 가스의 압력 서지를 초래한다. 이러한 순간적인 압력 서지를 검출할 수 있는 장치를 제공함이 바람직할 것이다.

[0007] 종래의 전기 디바이스의 하우징 내부의 여유부에 공간이 있다. 이는 특히 전기 디바이스의 상부에 있다. 압력 해제 밸브(pressure relief valve)와 내부 결함 표시기는 모두 하우징 상부에서 에어 공간에 존재해야 한다. 통상의 전기 디바이스에서, 전력 리드들은 또한 상부의 에어 공간 영역을 통해 하우징으로 진입한다.

[0008] 추가적으로, 변압기나 전압 조정기 내부가 운반이나 정상 사용 동안 항상 외기로부터 밀봉되어 유지되는 것이 중요하다. 그러한 변압기 내부에 사용되는 전기 절연 유체나 가스는 디바이스로부터 누출되면 환경상 문제를 야기할 수 있다.

[0009] 전기 디바이스의 순간 압력 서지를 검출하기 위한 표시기들에 관한 관심 문서들이 쿡 등(Cuk et al.)의 US 특허 제6,812,713호, 쿡 등(Cuk et al.)의 US 특허 제6,429,662호, 쿡(Cuk)의 US 특허 제5,078,078호를 포함하는 데, 각각은 여기에 참조를 위하여 포함된다.

[0010] 전술한 바에 비추어, 잘못 장착되거나 배치될 위험을 최소화하고 전기 부품에 용이하게 장착되고 사용될 수 있으며, 상기 표시기의 배치 후를 포함하여 전기 디바이스의 정상 운송 및 사용 동안 항상 밀봉 유지되는 내부 결함 표시기의 필요성이 존재하였다.

[0011] 이하의 실시예들 및 그 측면들은 예시적이고 설명을 위한 의도이고 범위를 제한하려는 것이 아닌 의도로서 시스템들, 도구들, 및 방법들과 관련하여 설명되고 도시된다. 여러 실시예들에서 하나 이상의 상술한 문제들은 감소되거나 제거되었으나, 다른 실시예들은 다른 진전들에 대한 것이다.

[0012] 전기 디바이스의 하우징 내의 급속한 압력 서지의 발생을 표시하는 결함 표시기로서, 상기 결함 표시기는, 상기 하우징의 구멍 내에 장착될 수 있는 배럴(barrel), 챔버의 내면과 외면 사이를 연통하는 적어도 하나의 오리피스를 가지는 상기 하우징 내의 챔버, 및 상기 챔버의 내면과 외면 사이의 압력차이에 반응하여 이동가능한 가동 부재(actuating member)를 포함하는 가동 기구(actuating mechanism), 상기 배럴의 보어 내의 플런저로서, 상기 배럴 내에서 외측으로 탄지 결합되며 상기 가동 부재에 의해 정상적으로 활성 위치(활성화된 상태, armed position)로 유지되는 플런저, 및 상기 플런저와 상기 배럴의 상대 이동을 허용하기 위하여 상기 플런저와 상기 배럴 사이에 배치된 반경방향 시일을 포함한다. 압력 차이가 양의 임계값을 초과하면 상기 가동 부재는 이동되어 상기 플런저를 트리거 위치(작동 위치, triggered position)로 외측으로 이동시키고, 상기 반경 방향 시일은 활성 위치와 트리거 위치 양측에서 상기 플런저와 상기 배럴에 밀봉되게 결합된다.

[0013] 몇몇 실시예들에서, 반경 방향 시일은 이중-립 시일(dual-lip seal)이다. 몇몇 실시예들에서, 챔버는 다이아프램을 포함하고 가동 부재는 다이아프램에 결합된다. 결함 표시기는 또한 다이아프램 위치설정부재를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다이아프램 위치설정부재는 배럴의 상면과 결합하는 한 쌍의 대향하는 돌출 태브(projecting tab)이다. 결함 표시기는 다이아프램의 외부 둘레와 챔버의 외부 둘레와 밀봉 결합하는 O-링을 포함할 수 있다.

[0014] 특정 실시예들에서, 결함 표시기는 플런저와 일체인 압력 해제 밸브를 포함한다. 압력 해제 밸브는 플런저의 보어 내에 배치되고 스프링에 의해 밸브 시트와 결합하도록 가압되는 축방향으로 이동가능한 밸브 부재를 포함할 수 있다. 스프링의 일 단부는 밸브 부재에 형성된 조심(centering) 부재와 접할 수 있다. 스프링 리테이너(retainer)는 플런저의 외측 단부와 결합가능한 더스트 커버(dust cover)와 스프링을 고정하기 위하여 플런저의 보어 내에 배치될 수 있다. 스프링 리테이너는 제1의 복수의 삽입 태브들을 가질 수 있으며 더스트 커버는 제2의 복수의 삽입 태브들을 가질 수 있으며, 제1 및 제2의 복수의 삽입 태브들은 장착 위치에 결합가능하도록 크기가 형성되고 배치된다. 제1 및 제2의 삽입 태브들의 하나 또는 모두는 둥근 에지들을 가질 수 있다.

[0015] 특정 실시예들에서, 정지링은 배럴 보어 내에 제공되며 결함 표시기가 작동된 때, 플런저가 완전히 이탈(ejection)되는 것을 방지하도록 위치된다. 정지링은 그들 사이에 배출 통로를 형성하는 복수의 축방향 내측으로 연장하는 아암(arm)들을 포함할 수 있다.

[0016] 특정 실시예들에서, 내부 결함 표시기는 배럴의 외단부 위에 분리가능한 로크(lock)를 포함하며, 이 로크는 보어 내의 플런저의 외측으로의 이동을 방지한다. 로크를 배럴에 고정하기 위하여 배럴의 외단부 위의 하나 이상의 수용 슬롯들과 결합가능한 반경방향 내측으로 향하는 플랜지(flange)를 로크는 가질 수 있다.

[0017] 닫힌 하우징을 가지는 전기 디바이스는 하우징의 챔버 내의 내부 결함 표시기와 하우징의 구멍을 관통하여 돌출하는 배럴을 포함한다. 하나 이상의 활성 전기 부품(active electrical component)들이 하우징 내에 있다. 전기 디바이스는 지주-장착 변압기(pole-mounted transformer)일 수 있으며, 또는 패드 장착 변압기(pad-mounted transformer)일 수 있다.

[0018] 특정 실시예들에서, 결함 표시기는 전기 디바이스의 하우징 내의 급속한 압력 상승에 반응하는 가동 부재를 이동시키기 위한 압력 서지 검출 수단, 압력서지 검출수단에 의해 가동되며 보어 내에 이동가능하게 배치된 플런저인 표시기 수단, 및 보어 내에 플런저 둘레에 배치된 반경방향 시일을 가진다. 플런저는 액튜에이터(actuator)의 이동시, 활성 위치에서 트리거 위치로 보어 내에서 외측으로 이동가능하며, 반경방향 시일은 활성 위치 및 트리거 위치 사이에서 플런저 및 보어의 상대적인 이동을 허용하면서 활성 위치와 트리거 위치 모두에서 플런저와의 밀봉 결합을 유지한다.

[0019] 상술한 바와 같은 예시적인 측면들과 실시예들에 부가하여, 추가적인 측면들과 실시예들이 도면들을 참조하고 이하의 상세한 설명을 연구함으로써 명확해질 것이다.

[0020] 예시적인 실시예들이 참고적인 도면들에 도시된다. 여기 개시된 실시예들과 도면들은 제한적이기보다 예시적인 것으로 고려되어야 한다.
[0021] 도 1은 본 발명에 따른 내부 결함 표시기가 구비되고 에너지 공급원에 연결되며 동력 분배 지주(pole)에 장착된 전력 변압기의 부분 절개된 개략적인 도면이다.
[0022] 도 2는 명확성을 위하여 특정 부품들이 제거된 내부 결함 표시기의 실시예의 단면도이다.
[0023] 도 3a는 도 2 실시예의 분리도이다.
[0024] 도 3b는 도 2 실시예의 압력 해제 밸브의 분리도이다.
[0025] 도 4a-4f는 다이아프램 위치설정 부재의 여러 구성을 포함하는 6개의 다른 실시예들의 부분적인 개략적인 단면도를 도시한다.
[0026] 도 5a-5c는 다이아프램의 3개의 다른 가능한 구성을 도시한다.
[0027] 도 6은 내부 결함 표시기 실시예의 배럴과 반경방향 시일의 외부 사시도이다.
[0028] 도 7은 회전방지 태브와 배출구멍들을 포함하는 내부 결함 표시기의 실시예의 바닥 평면도이다.
[0029] 도 8a는 하우징의 구멍 내의 내부 결함 표시기의 실시예의 배럴의 회전을 방지하기 위한 하나의 가능한 배치를 도시하는 개략도이며, 도 8b는 하우징의 구멍 내의 내부 결함 표시기의 실시예의 배럴의 회전을 방지하기 위한 또 다른 가능한 배치를 도시하는 개략도이다.
[0030] 도 9a-9c는 특정 실시예들에서 반경방향 시일로서 사용될 수 있는 이중 립 원통형 시일의 근접 도면을 도시하는 데, 도 9a는 시일의 사시도를 도시하며, 도 9B는 시일의 측면도를 도시하며, 도 9C는 시일의 정면도를 도시한다.
[0031] 도 10a는 활성 위치에 위치하는 동안 반경방향 시일을 분리할 수 있도록 플런저의 일부가 제거된 내부 결함 표시기의 실시예의 개략적인 도면을 도시하며, 도 10b는 트리거 위치의 같은 실시예를 도시한다.
[0032] 도 11은 압력해제 밸브가 개방된 구조에서 도시되고, 트리거핀에의 탄성력을 제공하기 위하여 코일 스프링이 사용되는 본 발명 실시예에 따른 내부 결함 표시기의 부분 단면도이다.
[0033] 도 12a는 활성 상태의 내부 결함 표시기의 실시예의 사시도를 도시하며, 도 12b는 배치된 상태의 내부 결함 표시기의 실시예의 사시도이다.
[0034] 도 13은 압력해제 밸브의 단면도이다.
[0035] 도 14a는 내부 결함 표시기의 실시예의 압력 해제 밸브용 스프링 리테이너와 결합된 더스트 커버의 측면도를 도시하며, 도 14b는 도 14a 실시예의 분리 사시도이며, 도 14C는 압력 해제 밸브가 적절히 장착된 것을 보장하기 위한 더스트 커버 위의 특징부(feature)와 플런저의 결합을 도시하는 도 14a 실시예의 분리 사시도이다.
[0036] 도 15는 장착된 고정 로크를 포함하는 내부 결함 표시기의 실시예의 사시도이다.
[0037] 도 16a는 고정 로크의 실시예의 근접 도면이며, 도 16b는 고정 로크와 결합하는 특징부들을 도시하는 내부 결함 표시기의 실시예의 배럴의 외측 단부의 근접 사시도이다.
[0038] 도 17a와 도 17b는 각각 잠금 구조와 해제 구조에서 내부 결함 표시기의 실시예의 잠금 기구를 도시하는 부분적으로 절개된 상세 도면을 도시한다.

[0039] 이하의 상세한 설명을 통하여 이 기술 분야의 통상의 기술자들에게 더욱 완전한 이해를 제공하기 위하여 구체적인 상세 사항들이 설명된다. 그러나, 잘 알려진 요소들은 불필요하게 설명을 혼란시키는 것을 피하기 위하여 상세하게 도시되거나 설명되지 않는다. 따라서, 상세한 설명과 도면들은 제한적인 의미보다 예시적인 의미로서 간주되어야 한다.

[0040] 본 발명에 따른 내부 결함 표시기는 지주(pole)식 변압기, 패드 장착 변압기, 또는 전압 조정기들을 포함하는 다양한 고출력 전기 디바이스들에 사용될 수 있다.

[0041] 도 1에서, 내부 결함 표시기의 일 실시예는 지주형 변압기와 연관되어 사용될 수 있다. 도 1은 전력 라인(또는 배선, 14)들을 지지하는 가로 아암(12)을 가진 통상의 분배 지주(10)를 도시한다. 도시된 실시예는 오일-충진 변압기를 도시한다. 본 발명의 실시예들은 또한 가스-충진 변압기들에 사용될 수 있다.

[0042] 변압기(16)는 지주(10) 위에 장착되고 라인(14)들 중의 하나에 퓨즈 차단기(18)를 통해 연결된다. 차단기(18)가 개방되면, 차단기는 도 1의 점선으로 도시된 바와 같이 힌지(hinge)에 달려서 아래로 기울어진다. 이는 변압기(16)와 라인(14) 사이의 회로를 차단한다.

[0043] 변압기(16)는 하우징 또는 ‘탱크(20)’를 가진다. 내부 결함 표시기(22)(내부 결함 검출기로 불릴 수 있음)는 하우징(20)의 내벽의 구멍(24)에 장착된다(도 8b에 가장 잘 도시). 특정 실시예들에서, 구멍(24)은 작은 홀(hole)일 수 있으며, 대략 1.35인치(34.0㎜)의 직경을 가질 수 있으며, 이는 변압기 등으로 여러 장비를 삽입하기 위해 통상 사용되는 홀의 크기이다.

하우징(20)은 전기절연 유체(26)를 함유하는 데, 이는 예컨대, 절연 광물유 또는 Nynas Nytro™ (나프테닉 오일(Naphtenic oils)로 제조)과 같은 오일, 또는 Envirotemp FR3™ 유체(종자(seeds)로부터 제조)와 같은 에스테르-기반의 유체, 또는 SF6와 같은 전기절연 가스일 수 있다. 내부 결함 표시기(22)는 유체-충진 변압기용 하우징(24)의 전기절연 유체(26) 레벨 위로 또는 바람직하게는 가스-충진 변압기용 코어 또는 코일 위로 에어 공간(28)에 위치된다.

[0044] 명확성을 위하여, 용어 “내측으로(inwardly)"는 여기서 표시기(22)가 하우징(20) 위에 장착되면 하우징(20)의 내부를 향하는 방향을 지칭하기 위하여 사용되며, 그리고 ”외측으로(outwardly)"는 반대 방향을 지칭하기 위하여 사용된다. 용어 “위로(upwardly)"는 여기에서 하우징(20)의 상부를 향하는 방향을 지칭하기 위하여 사용되며, 그리고 ”아래로(downwardly)"는 그 반대 방향을 지칭하기 위하여 사용된다. 그러나, 여기 사용되는 방향에 대한 용어들은 장착 위치의 표시기(22)의 부품들의 상대적인 방향(orientation)에 대해 상대적인 의미로서 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 하우징(20)에 대한 다른 방향들에 표시기(22)를 배치하는 것(예컨대, 근소한 각으로)이 가능하다.

[0045] 도 2, 3a, 및 3b와 관련하여, 내부 결함 표시기(22)는 일반적으로 30으로 표시된 액튜에이터 기구를 가지는 데, 이는 하우징(20) 내의 순간적인 압력 서지(surge)를 검출하며, 일반적으로 32로 표시된 표시기 기구는 액튜에이터 기구(30)가 순간적인 압력 서지를 검출하면 외양(appearance)을 변경한다. 여기 사용된 바와 같이, ‘순간적인 압력 서지’는 대략 5-7밀리세컨드의 시간 기간 내의 대략 0.25 내지 1.5 제곱인치당 파운드(pps)보다 큰 압력의 변화를 의미한다.

다른 표시기(22)의 실시예들이 소정 용도에 따라 순간적인 압력 서지에 대한 상이한 민감성(sensitivity)의 레벨을 가질 수 있다. 표시기(22)의 민감성을 조정하는 대체적인 방안들이 이하에서 설명된다.

[0046] 변압기(16)의 가동된 또는 활성(active) 부품을 에워싸는 절연의 손상이 발생하면, 아크가 생성된다. 전기 아크는 많은 양의 에너지를 소비한다. 하우징(20) 내의 에너지의 급속한 소비는 하우징(20) 내의 압력의 급격한 상승을 초래한다. 100암페어 또는 그 이하 정도의 단락 회로 전류의 레벨에서 조차, 하우징(20) 내의 압력은 변압기(16)의 정상 작동 동안 발생하는 것으로 합리적으로 예측되는 다른 압력 변동보다 명확하게 높은 속도로 상승한다. 이 급속한 압력 상승, 즉, 순간 압력 서지는 표시기 기구(32)를 작동시키는 액튜에이터 기구(30)에 의해 검출된다. 즉, 순간 압력 서지는 표시기(22)로 하여금 활성 상태에서 전개 상태로 변경되게 한다.

[0047] 정상 작동 상태에서 예측되는 정상 작동과 압력 변화를 촉진하기 위하여, 내부 결함 표시기(22)는 압력 해제 밸브(34)를 포함할 수도 있다. 압력이 압력 해제 밸브(34)의 설정 지점보다 큰 값으로 상승하면, 이어서 압력 해제 밸브(34)는 압력이 해제되기까지 개방된다. 하우징(20) 내의 압력은 주변 온도와 부하의 정상적인 변동의 결과로서 압력 해제 밸브(34)를 개방할 수 있는 레벨로 상승할 수 있다. 서비스 작업원은 또한 수동으로 이하에 설명되는 바와 같이, 하우징(20) 내의 주변 압력과 하우징(20) 외측의 공기 압력을 평형시키기 위하여 압력 해제 밸브(34)를 작동시킬 수 있다.

[0048] 도 2 및 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액튜에이터 기구(30)는 단지 작은 오리피스(38)에 의해 하우징(20)의 내부로 개방된 챔버(36)를 가진다. 도시된 실시예에서, 가스 배리어(barrier)로서 기능하는 다이아프램(40)이 챔버(36)의 하나의 벽을 형성한다. 챔버(36)의 제 2 벽은 셸(shell)(33)에 의해 제공된다. 셸(33)은 과도한 굽힘에 의해 유발될 수 있는 손상으로부터 다이아프램(40)을 보호하기 위하여 셸(33)과 동심인 아래로 연장하는 링에 의해 제공될 수 있는 지지 부재(31)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 스핀들(35)이 다이아프램(40)을 또한 지지하기 위하여 제공된다. 스핀들(35)은 외측의 반경방향 부분(37)을 중앙 지지체(41)와 연결하는 복수의 안으로 연장하는 아암(39)들을 가진 일반적으로 원형인 외측 반경방향 부분(37)을 가진다. 스핀들에 대한 다른 디자인들과 구종들이 또한 다이아프램(40)을 지지하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스핀들은 적절하게 탄성적인 소재의 시트, 등으로서 복수의 연결된 동심링들로부터 형성될 수 있다.

[0049] 다이아프램(40)은 챔버(36) 내의 일면(40A)과 하우징(20) 내에 주위 압력에 노출된 제2면(40B)을 가진다. 챔버(36)가 다른 형상을 가질 수 있지만 챔버(36)는 바람직하게는 대체로 반구형이므로 하우징(20) 내에 합리적으로 작은 공간을 점유할 수 있다. 다이아프램(40)은 바람직하게는 합리적으로 넓은 표면 영역을 가지므로 다이아프램(40)에 걸리는 압력 차이는 표시기 기구(32)를 작동시키기에 충분한 힘을 생성할 것이다. 특정 실시예들에서, 다이아프램(40)은 3인치 이상의 직경을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 더 작은 직경들이 다이아프램(40)에 사용될 수 있다. 최대 신뢰성과 민감성을 위하여, 유체-충진 전기 디바이스들에서, 다이아프램(40)은 하우징(20)의 유체(26) 표면을 향하여 아래를 향해야 하며 일반적으로 그들과 평행이다. 가스-충진 전기 디바이스에서, 다이아프램(40)은 바람직하게는 디바이스의 코어 또는 코일을 향하도록 방향이 정해진다.

[0050] 챔버(36)의 크기와 형상은 또한 표시기 기구(32)의 민감성에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 다이아프램(40) 표면(40A) 위로의 챔버(36)의 높이(43)는 민감성에 영향을 미치며, 내부 결함 표시기(22)가 배치되는 장비의 형태에 따라 상이한 높이들이 사용될 수 있다. 예컨대, 더 큰 에어 공간을 가지는 변압기들 또는 전압 조정기들에서 높이(43)를 더 높게 구성함으로써 더 큰 컵 용적이 제공될 수 있다.

[0051] 공기가 오리피스(38)를 통해 챔버(36)에 유입되고 배출될 수 있으므로, 챔버(36) 내의 공기 압력은 하우징(20) 내의 주위 압력에서 비교적 느리게 변할 것이다. 이러한 변화는, 예컨대, 변압기(16) 내의 온도가 변할 때, 발생할 것이다. 다른 한편, 하우징(20) 내의 압력이 매우 급격히 증가하면, 챔버(36) 내의 공기 압력은 오리피스(38)의 작은 크기에 기인하여 증가하는 데 약간의 시간이 필요하다. 순간적인 압력 서지에 반응하여, 다이아프램(40)은 표시기 기구(32)를 신뢰성있게 작동시키기 위하여 충분히 멀리 이동하여야 한다. 이 기간 동안, 다이아프램(40)의 면(40B) 위의 압력은 일시적으로 면(40A) 위의 압력을 크게 초과할 것이다. 이와 같이 다이아프램(40)은 챔버(36)를 향하여 내측으로 밀어진다. 예컨대, 순간적인 압력 서지는, 변압기(16)의 활성 부품들의 전기적인 장애가 하우징(20) 내의 전기적인 아크를 유발하면 발생할 것이다. 다이아프램(40)은 초당 대략 1 psi 보다 더 느리게 발생하는 하우징(20) 내의 주위 압력의 변동에 민감하다.

[0052] 예컨대, 하우징(20)이 지진으로 흔들리면 발생할 수 있는 바와 같은 다이아프램(40)으로의 오일 비산의 영향을 감소시키기 위하여 스플래시 커버(44)가 제공될 수 있다. 다이아프램 스페이서(46)는 스플래시 커버(44)의 표면 위로 다이아프램(40)을 인양하기 위하여 다이아프램(40)과 스플래시 커버(44)에 개재될 수 있다. 도 3a의 도시된 실시예에서, 스플래시 커버(44)와 다이아프램 스페이서(46)는 일체로 단일 유닛으로 형성된다. 스플래시 커버(44)와 다이아프램 스페이서(46)를 단일 유닛으로 형성하는 것은 더 적은 부품들을 가지며 조립하기 용이할 수 있는 표시기(22)를 제공하며, 유닛에서 유닛으로 표시기(22)를 배치하는 더 큰 일관성을 또한 제공할 수 있다.

[0053] 셸(33)은 적절한 방식(예컨대, 클립, 클램프, 접착제, 기타)으로 스플래시 커버(44) 및/또는 다이아프램 스페이서(46)에 고정될 수 있다. 셸(33)과 스플래시 커버(44)에는 추가적으로 디바이스(22)가 한 번 조립되면 용이하게 개방될 수 없도록 하나 이상의 용접된 변경(tamper)-방지 지점(47)들이 제공될 수 있다. 셸(33) 및/또는 스플래시 커버(44)에는 또한 셸(33)과 스플래시 커버(44)를 분리하기 위하여 보조하는 지레(leverage) 지점을 제공하기 위하여 안에 형성된 하나 이상의 분리 지점(pry point)(도 7에 49로 표시됨), 즉, 턱부(ledge) 또는 지지체가 제공될 수 있다.

[0054] O-링(48)과 같은 적절한 시일이 다이아프램(40)과 챔버(36) 사이에 시일을 향상시키고 그로써 액튜에이터 기구(30)의 민감성을 증가시키기 위하여 다이아프램(40)의 외주 둘레에 제공될 수 있다. O-링(48)은 표면(40A)과 챔버(36) 사이에 개재한다. O-링(48)의 존재는 챔버(36) 둘레의 시일을 향상시킴으로써 내부 결함 표시기(22)의 민감성을 향상시킬 수 있으며, 이로써 더 작은 챔버(36)가 O-링(48)이 없는 경우에 사용될 수 있다.

[0055] 다이아프램(40)으로부터 연장하는 축방향 가이드 로드(55)가 오리피스(38)로 돌출할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 오리피스(38)를 관통하여 돌출하는 축방향 가이드 로드(55)의 단부의 위치는 조립 동안 다이아프램(40)이 챔버(36) 내에 적절하게 위치된 것을 확인하기 위하여 사용될 수 있다. 트리거핀(50)은 액튜에이터 기구(30)가 작동되기까지 플런저(64)를 제위치에 유지하기 위하여 다이아프램(40)으로부터 아래로 연장한다.

[0056] 하나 이상의 다이아프램 위치설정 부재들이 다이아프램(40)과 트리거핀(52)을 일치시켜 위치시키는 것을 보조하기 위하여 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 한 쌍의 대향하는 태브(52)들이 면(40B)에 인접하는 축방향 가이드 로드(55)로부터 아래로 연장하도록 제공된다. 특정 실시예들에서, 태브(52)들과 축방향 가이드 로드(55)는 일체로 형성될 수 있다. 태브(52)들은 배럴(56)과 다이아프램(40) 사이에 일정한 간격을 확보하기 위하여 배럴(56) 위의 트리거 노치(trigger notch)(68) 상부면 위에서 립(53)과 결합한다.

[0057] 다이아프램 위치설정부재가 다이아프램에 손상을 미치지 않고 일정한 정위에서 다이아프램(40)을 지지하도록 구성되는 한, 다이아프램 위치설정부재용 대체적인 구조가 가능하다. 예컨대, 태브(52)들은 대신에 립(53)과 결합하는 축방향 가이드 로드(55)로부터 아래로 연장하고 동심인 지지링으로서 형성될 수 있다. 대신에, 태브(52)들과 같은 적절한 다이아프램-위치설정부재가, 다이아프램(40)의 일정한 위치설정을 보장하도록 태브들이 적절하게 위치되는 동안, 배럴(56)의 다른 부분들 또는 스플래시 커버(44)와 결합할 수 있다. 다른 구조들이 사용될 수 있다. 도 4a의 개략적인 부분 단면도에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 피트(feet)(202)가 챔버(36)의 셸(33)의 상면과 결합하고 챔버(36) 내부로 아래로 연장하는 수직 지지스트링(204)을 지지하도록 제공될 수 있다. 수직 지지스트링(204)은 다이아프램(40)을 지지하고 위치시키기 위하여 스핀들(35), 다이아프램(40), 또는 스핀들의 중앙 지지체(41)에 결합될 수 있다. 도 4b와 관련하여, 지지링(53)은 대신에 다이아프램(40)이나 스핀들(35)의 중앙 지지체(41)와 결합할 수 있는 다이아프램 지지체(206)를 제공하기 위하여 수직으로 연장될 수 있다. 명확성을 위하여 스핀들(35) 없이 도시된 도 4c와 관련하여, 복수의 아크 리브(arcing rib)(208)들이 다이아프램(40)과 접하고 다이아프램(4)을 지지하도록 스플래시 커버(44) 위에 제공될 수 있다. 도 4D 도시와 같이, 트리거핀(50)은 수직으로 다이아프램(40)을 지지하기 위하여 트리거 노치(68)에서 플런저(64)에 접하도록 허용될 수 있다. 대신에, 배럴(56)의 일부는 도 4E 도시와 같이 절단되어 스핀들(35)의 중앙 지지체(41)의 연장 부분이 배럴(56)의 보어(56C) 내부로 아래로 돌출할 수 있도록 하여 트리거핀(50)과 플런저(64)의 접촉을 촉진한다. 이러한 실시예에서, 지지링(53)이 생략된다. 추가적인 대체예에서, 도 4 F 도시와 같이, 다이아프램 위치설정부재는 축방향 가이드 로드(55)에 연결되고 챔버(36)의 일부에 클립되거나, 고정되거나 달리 고정되는 그립(210)에 의해 제공될 수 있다.

[0058] 다이아프램(40)의 일정한 위치설정은 액튜에이터 기구(30)에 의한 표시기 기구(32)의 배치의 재생가능성을 확보하도록 보조한다. 다이아프램 위치설정부재는 또한 제조 및 조립 동안 다이아프램(40)의 굽힘에 대한 보호를 제공하며, 이는 변압기(16) 또는 다른 전기 디바이스의 제조 동안 급속한 압력 상승에 기인하는 다이아프램(40)의 손상을 방지하도록 보조한다. 그러나, 다이아프램 위치설정부재는, 예컨대, 다이아프램 위치설정부재의 디자인이 받침점(fulcrum)을 생성하면 발생할 수 있는 바와 같은, 다이아프램(40)에 대한 손상이 그 다이아프램 위치설정부재의 존재에 의해 발생하지 않음을 보장하도록 구성되어야 한다.

[0059] 순간 압력 서지에 반응하는 다이아프램(40)의 이동은 표시기 기구(32)를 트리거(trigger)시킨다. 도시된 실시예에서, 트리거핀(50)은 다이아프램(40)의 면(40B)으로부터 돌출한다. 트리거핀(50)은 다이아프램(40)의 중앙 부분에 위치되는 허브(51)에 압입될 수 있다. 정상 작동 조건 하에서, 챔버(36)는 심한(seismic) 진동을 포함하는 다양한 기계적 진동과 충격에 노출된다. 이러한 기계적 진동에 의한 허위 트리거링을 피하기 위하여, 그리고 급속 작동을 허용하기 위하여, 다이아프램(40)의 매스(mass)는 작아야 한다.

[0060] 특정 실시예들에서, 다이아프램(40)은 이하에서 설명되는 바와 같은 순간 압력 서지에 반응하여 액튜에이터 기구(30)를 가동시키기 위하여 검출가능한 이동을 제공하기 위한 두께의 적절한 탄성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 도 2의 도시된 실시예에서, 다이아프램(40)은 일정 수의 동심인 환형 돌기(61)(도 5a에 또한 도시)를 제공하도록 형성되는 적절하게 탄성인 얇은 플라스틱(예컨대, 폴리에스테르 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)) 시트와 같은 경량 강성 소재의 시트이다. 특정 실시예들에서, 5mm 와 같은 다른 두께들이 또한 사용될 수 있지만, 다이아프램(40)은 10mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이러한 다이아프램 구조는 결함의 발생에 대한 양호한 민감성을 제공하는 것으로 발견되었다. 부가적으로, 스핀들(35)과 같은 지지 구조물은 다이아프램(40)을 지지하기 위하여 추가로 제공될 수 있다. 대신에, 나선형 스프링(42)(도 5b에 도시)과 같은 보충적인 보조 구조물이 다이아프램(40)을 지지하기 위하여 제공될 수 있다. 나선형 스프링(42)은 선택적으로 다이아프램(40)과 일체로 형성될 수 있다. 다이아프램(40)은 나선형 스프링(42)과 같은 보충적인 보조 구조물에 의해 지지되면, 5mm 폴리에틸렌 필름과 같은 공기 불침투성 소재의 얇은 층을 포함할 수 있다. 나선형 스프링(42)은 적절하게 탄성인 플라스틱의 얇은 시트로 제조될 수 있다. 대신에, 도 5c 도시와 같이, 다이아프램(40)은 일체로 형성된 반경방향으로 연장하는 리브(45)를 가진 강성, 경량 소재의 시트일 수 있다.

[0061] 표시기 기구(32)는 배럴(56)을 가진다. 도시된 실시예에서, 배럴(56)은 내측 부분(56A)과 외측 부분(56B)의 두 개의 분리된 부분들을 가진다. 외측 부분(56B)은 하우징(20)을 관통하는 부분으로 하우징(20)과 접촉하고 하우징(20)에 대해 내부 결함 표시기(22)를 실링하도록 보조하는 다소 테이퍼진 부분(57)을 포함할 수 있다. 외측 부분(56B)은 적절한 방식으로, 예컨대, 도시된 바와 같이 부분(56A)의 외면 위의 면(67)과 부분(56B)의 내면 위에 대응하게 나사식으로 결합가능한 표면(63)들을 제공함으로써 또는 적절한 접착제 또는 마찰 결합 기타에 의해 내측 부분(56A)에 결합될 수 있다. 외측 부분(56B)에는 또한 디바이스(22)가 조립된 후에 부분(56A 및 56B)들이 서로로부터 나사가 이완되는 것을 방지하기 위하여 돌출부(117)가 제공될 수 있다. 표시기(22)가 부분(56A 및 56B)의 상대 회전을 방지하기 위하여 조립되면 돌출부(117)는 스플래시 커버(44)의 외측 부분 위의 표면(118)과 결합한다.

[0062] 배럴(56)에는 도 7 도시의 잠금 태브(150)와 같은 회전방지 요소가 제공된다. 잠금 태브(150)는 내측 및 외측 부분(56A 및 56B)들의 상대 회전을 방지하기 위하여 잠금 슬롯(152)과 결합한다. 내측 및 외측 부분(56A, 56B)을 분리시키기 위하여, 사용자는 슬롯(152)으로부터 멀리 잠금 태브(150)를 누를 수 있으며, 이로써 부분(56A 및 56B)들이 서로에 대해 회전할 수 있다. 부분(56A 및 56B)들의 상대적인 회전을 설치 시 방지하기에 적절한 다른 기구들이 회전방지 부재로서 사용될 수 있다.

[0063] 배럴(56)의 외측 부분(56B)은 구멍(24)을 관통하여 돌출하며 외측 플랜지(59)를 포함한다. 외측 부분(56B)과 외측 플랜지(59)의 외측의 나사형성 어깨부(69) 위에 나사결합되는 너트(60)를 상시 가스켓(gasket)(58)이 삽입한다. 너트(60)는 하우징(20)의 내벽면에 대해 조여져서 구멍(24) 둘레의 시일의 일체성을 확보한다. 특정 실시예들에서, 너트(60)는 더 큰 강도를 제공하고 하우징(20)에 내부 결함 표시기(22)를 더욱 용이하게 조립할 수 있도록 이 기술 분야의 통상의 기술자가 통상적으로 사용하기에 필요한 것보다 더 두껍게 제조된다(예컨대, 수동으로 파지하고 손으로 너트(60)를 고정하는 것을 용이하게 하도록 더 큰 표면 영역을 제공함으로써). 너트(60)에는 또한 하우징(20)과 결합하기 위한 더 큰 표면 영역을 제공하고 구멍(24) 내에서 또는 관통하여 표시기(22)가 슬라이딩하는 것을 방지하기 위하여 칼라장착 어깨부(109)가 제공된다.

[0064] 배럴(56)은, 특히 액체-충진 전기 디바이스에 대해, 표시기(22)의 더욱 용이한 조립을 촉진하기 위하여 구멍(24)에서 회전이 방지되어야 한다. 예컨대, 이는 배럴(56)(도 8a 참조)의 외측 부분(56B) 위의 대응하는 평탄 부분(164)과 결합하는 평탄 부분(162)을 가진 D-형상의 구멍(24)을 형성함으로써 달성될 수 있다. 도 8b는 구멍(24)에 대한 배럴(56)의 회전을 방지하는 대체적인 구조를 도시한다. 도 8b의 실시예에서, 하우징(20) 위의 돌출부(166)는 외측 부분(56B)의 노치(168)와 결합한다. 노치(168)의 깊이와 돌출부(166)의 크기를 증가시키면, 하우징(20)으로의 내부 결함 표시기(22)의 삽입과 유지를 더욱 신뢰성 있게 제공할 수 있다.

[0065] 바람직하게 배럴(56)은 직경이 대략 1.35인치(34.0mm)인 구멍으로 고정되도록 충분히 작다. 배럴(56)은 비도전성 소재로 제조되므로 배럴(56)은 하우징(20)의 벽을 관통하는 도전성 경로를 제공하지 않는다. 배럴(56)은 예컨대, 햇빛의 작용에 의한 퇴화에 내성을 제공하고 인화성을 향상시키기 위하여 첨가제를 가진 섬유-보강 폴리프로필렌으로 제조될 수 있다. 예컨대, 선택적으로 유리-섬유 보강재를 가진 폴리부틸렌 테레프탈레이트가 적절한 첨가제와 결합하여 사용될 수 있다.

[0066] 플런저(64)는 배럴(56)의 보어(56C) 내에 위치된다. 플런저(64)는 적절한 방식으로, 예컨대, 플런저(64)의 내단부(64A) 내의 수용 공동(115)과 배럴(56)의 내단부(56E)에 형성된 내측으로 돌출하는 플랜지(도시 생략) 사이에 압축된 이탈 스프링(eject spring)(66)(도시된 실시예에서는 압축 스프링으로 도시)에 의해 또는 배럴(56)의 내단부(56E)에 의해 하우징(20)에 대해 외측으로 가압된다. 대안적으로, 이탈 스프링은 도시된 압축 스프링 대신에 보어(56C)에서 플런저(64)를 외측으로 당기도록 배치된 팽창 스프링(extension spring) 또는 다른 적절한 스프링일 수 있다.

[0067] 배럴(56)의 외측 부분(56B)은 이하에서 설명되는 시일(73)과 배럴 정지링(75)을 지지하는 내부 플랜지(71)를 포함한다. 시일(73)은 내부 결함 표시기(22)가 활성 상태 또는 전개 상태에 있을 때 하우징(20)의 내부와 외부 대기 사이에 시일을 유지하기 위하여 플런저(64)의 외면과 배럴(56)의 내면에 결합하는 반경방향 시일이다. 하우징(20) 내부와 상술한 바와 같은 외부 대기 사이의 시일의 유지에 의해 전기절연 유체(26)(또는 가스)는 하우징(20) 내부에 포함된 상태로 유지되고, 반면에 수분과 먼지와 같은 외부 요소들은 하우징(20)으로 유입하지 못한다. 반경방향 시일(73)의 실링은 활성 상태의 표시기(22)를 유지하기 위하여 가해진 압축력에 무관하고, 나아가서 반경방향 시일은 표시기(22)의 활성 상태와 전개 상태에서 모두 플런저(64)와 배럴(56) 사이의 시일을 유지할 수 있는 점에서, 반경방향 시일의 사용은 쿡(Cuk)의 미국 특허 제6,429,662호와 6,812,713호에 도시된 축방향 시일과 같은 종래기술의 디자인에 대해 일정한 이점들을 가진다.

[0068] 저압 하에서 작동하기에 적합한 O-링,4분(quad)-링, X-링, 스크래퍼 시일, 로드 시일, 또는 피스톤 시일과 같은 다양한 다른 유형의 시일들이 반경 방향 시일(73)에 대해 사용될 수 있다. 이 기술 분야의 통상의 기술자는 용이하게 상업적으로 사용가능한 많은 상이한 형태의 시일들의 작동 특성에 기초하여 반경 방향 시일(73)에 적합한 시일을 선택할 수 있다. 하나 이상의 반경 방향 시일(73)이 사용될 수 있다.

[0069] 도시된 실시예에서, 그리고 바람직한 실시예들에서, 시일(73)은 도 2에 가장 잘 도시되고 추가적으로 도 9와 관련하여 도시된 바와 같이 이중 립 원통형 시일이며, 시일(73)은 플런저(64)의 외면과 두 개의 접촉점들을 가진다. 시일(73)은 원주 둘레의 외측 시일 부분(120)과, 외측 시일 부분(120)의 바로 내측으로 위치된 연결 홈(122), 및 시일(73)의 반경 방향 중심선(72)으로부터 축방향 외측으로 연장하는 두 개의 내측 원주 둘레의 실링 립(126, 128)들을 가지는 중앙 시일 부분(124)을 가지는 일반적으로 원형 링이다. 시일(73)이 표시기(22) 내부에 위치되면, 외측 시일 부분(120)이 배럴(56)의 보어(56C)의 내측 부분과 접촉하며 내측 원주 둘레 실링 립(126, 128)들은 축방향으로 및 반경방향으로 내측으로 굽혀져서 플런저(64)의 외면과 밀봉가능하게 결합한다. 립(126, 128)들은 배럴(56)과 시일(73)을 지나 플런저(64)가 상대적으로 이동할 수 있도록 구성된다.

[0070] 특정 실시예들에서, 시일(73)은 배럴(56)의 외측 부분(56B)과 양호한 실링 결합을 제공하기 위하여 오버몰딩(overmolding)에 의해 형성될 수 있다. 시일(73)은 이와 같이 배럴(56)에 대해 고정 위치에 유지되고, 반면에 플런저(64)는 시일(73)에 대해 이동할 수 있으며 실링 립(126, 128)들을 통해 실링 결합하여 이동할 수 있다. 대신에, 시일(73)은 플런저(64)에 대해 고정 위치에 형성되어 유지될 수 있으며, 플런저(64)에 대해 배럴(56)을 상대적으로 이동시킬 수 있다. 그 경우, 외측 시일 부분(120)과 실링 립(126, 128)의 정위는 역전되며, 즉, 이중 립 원통 시일에는 배럴과 접하는 내측 시일 부분이 형성되고, 실링 립들은 시일의 외면 위에 형성될 것이다.

[0071] 시일(73)은 적절히 탄성인 소재, 예컨대, 상표명이 Alcryn(Alcryn™)인 2000 시리즈 융착-처리가능한 고무가 사용될 수 있다. 소재의 경도(즉, 듀로미터[durometer])는 시일이 내부 결함 표시기(22)의 예상되는 정상적인 작동 조건들의 범위를 통하여 유지되는 것을 보장하고 플런저(64)와의 낮은 마찰 결합을 제공하도록 선택될 수 있다. 시일(73)에 의해 제공되는 마찰, 휨, 및 프로파일(profile)의 특징은 시일(73)을 제조하기 위하여 사용된 소재의 유형에 따라 변경될 수 있다. 특정 실시예들에서, 시일(73)은 50-90 쇼어A 듀로미터 (shore A durometer)범위의 경도를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 시일(73)은 80 쇼오A 듀로미터 범위의 경도를 가질 수 있다. 시일(73)은 다양한 유형의 유체, 즉, 광물유, 또는 에스테르-기반 유체, 또는 전기 디바이스에 사용될 수 있는 전기절연가스와 같은 실링할 수 있는 소재로 제조되어야 한다.

[0072] 특정 실시예들에서, 시일(73)의 립(126, 128)들은 플런저(64)의 몸체와 일정한 용적 상호 작용을 제공하며, 즉, 시일은 활성 상태에서 전개 상태로의 플런저(64)의 운동을 일관하여 배럴(56)과 플런저(64) 사이에 유지된다. 도 10a와 10b에 도시된 바와 같이, 다른 실시예들에서, 플런저(64)의 외면의 작은 부분은 오목부(130)를 제공하도록 제거될 수 있다. 오목부(130)는 활성 상태 및 전개 상태에서 모두 실링 립(126, 128)들이 플런저(64)와 실링 접촉을 형성하도록 크기가 정해지고 구성되었으나, 활성 상태에서 전개 상태로의 플런저(64)의 이동의 일부 또는 전부 동안 실링 립(126, 128)들은 오목부(130)에 의해 통과하여 플런저(64)와의 실링 결합으로부터 벗어나 이동한다.

[0073] 배럴의 정지링(75)(도 3a 참조)은 내부 결함 표시기(22)가 가동되면 보어(56C) 내에 플런저(64)를 유지하기 위하여 제공된다. 도시된 실시예에서, 배럴 정지링(75)은 내부 결함 검출기(22)가 트리거되거나 또는 심각한 상황의 발생시에 배럴(56)로부터 플런저(64)가 완전히 이탈하는 것을 방지하기 위하여 플런저(64)를 에워싸고 플런저(64) 위의 정지 플랜지(79)와 배럴(56)의 내부(56A)의 외측 에지(132)와 결합하는 원형링이다. 시일(73)은 배럴(56)의 외측 부분(56B)에 형성되고 나사형성 표면(63)으로부터 외측으로 위치된 내부 플랜지(71)에 의해 정지링(75)에 대해 유지된다. 배럴의 정지링(75)은 또한 플런저(64)가 트리거되고,따라서 시일(73)의 내측으로 위치되면 시일(73)을 손상으로부터 보호한다.

[0074] 도시된 실시예에서, 배럴 정지링(75)은 복수의 축방향 내측으로 연장하는 아암(77)들을 가진다. 아암(77)들은 그 사이에 채널(136)을 형성하며, 이들은 배럴 정지링(75) 위로 비산할 수 있는 유체의 배출을 촉진한다. 도시된 실시예에서, 배럴 정지링(75)은 또한 배럴(56)의 내측 부분(56A)의 외측 에지(132)와 접촉하는 플랜지 에지(133)를 가진다. 배럴 정지링(75)은 또한 디바이스(22)로부터 플런저(64)가 완전히 이탈하는 것을 방지하기 위하여 내면에 복수의 반경방향 내측으로 연장하는 돌기(119)들을 가질 수 있으며, 예컨대 내부 결함 표시기(22)가 트리거되면 배럴 정지링(75)과 접촉하게 되는 플런저(64)에 의해 발생되는 마찰력을 여전히 최소화하면서, 사람이 링(88)을 당김에 의해 플런저(64)에 대해 힘이 가해지면, 배럴(56)과 플런저(64)를 수평으로 정렬시켜 유지하기 위하여 추가적인 지지를 제공할 수 있는 복수의 더 작은 반경방향 내측으로 향하는 돌출부(121)들을 선택적으로 가질 수 있다.

[0075] 바람직하게는 배럴로부터 유체 배출을 촉진하기 위하여 배럴(56)의 하면을 관통하여 하나 이상의 구멍들이 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 배출 구멍(154)(도 7)들이 배럴(56)의 내측 및 외측 부분(56A 및 56B) 위에 제공된다. 시일(73)로부터 유체의 배출을 더욱 촉진하기 위하여, 외측 부분(56B)의 내측에는 내부 플랜지(71)로부터 외측으로 멀어지게 약간의 베벨(bevel)이 형성될 수 있으므로, 외측 부분(56B)으로 유입하는 수분이 시일(73)로부터 배출된다.

[0076] 내부 결함 표시기(22)가 트리거되기까지, 플런저(64)는 플런저(64)의 트리거 노치(68)에 트리거 핀(50)이 결합됨으로써 배럴(56)로부터 이탈되는 것이 방지된다. 트리거 핀(50)이 모서리 가공된(chamfered) 가이드 개구(70)를 통하여 배럴(56)의 보어(56C)를 통과한다. 다이아프램(40)은 트리거 노치(68)에 트리거 핀(50)을 착좌시키려는 약간의 힘을 제공한다. 대신에, 특정 실시예들에서, 도 5b 도시와 같은 나선 형 스프링(42) 또는 도 11 도시의 실시예에 도시된 스프링(114)과 같은 보충적인 보조 구조체가 트리거 노치(68)에 트리거 핀(50)을 착좌시키려는 약간의 스프링 힘을 제공할 수 있다. 순간적인 압력 서지의 발생시에, 다이아프램(40)은 트리거 노치(68)와의 결합으로부터 트리거 핀(50)을 분리시키도록 가동하며, 이로써 플런저(64)를 해제시키며, 플런저는 스프링(66)의 작용을 통해 외측으로 이동된다.

[0077] 도 12a는 활성 상태의 표시기(22)를 도시하며, 도 12b는 전개 상태의표시기(22)를 도시한다. 바람직하게, 플런저(64)가 보어(56C)에서 외측으로 밀어진 후, 플런저(64)의 외측 단부는 배럴(56)의 외측 개구를 상당히 넘어 연장한다. 이는 변압기(16)에서 결함이 발생하였다는 매우 가시적인 표시를 제공한다. 이와 같이 내부 결함 표시기(22)의 형상은 플런저(64)가 이탈된 후에 변경된다. 또한, 플런저(64)의 측면(64C) 또는 그 일부는 밝게 착색되고, 변압기(16)의 주위에서 통상 발견되었던 색들에 비해 높은 대비를 가지는 색을 가질 수 있다. 적절한 색들은 짙은(blaze) 오렌지 및 밝은 황색과 같은 밝은 색들을 포함한다. 이와 같이, 플런저(64)가 이탈된 후에, 플런저의 밝게 채색된 측면(64C)은 눈에 노출되고 보기 쉽다. 내부 결함 표시기(22)는 하우징(20)의 측벽에 장착될 수 있으므로, 지면으로부터 용이하게 볼 수 있는 위치에서 내부 결함이 발생했다는 표시를 나타낼 수 있다.

[0078] 플런저(64)가 배럴(56)에서 외측으로 밀어진 직후에 챔버(36)의 압력은 하우징(20) 내의 주위 압력과 같아질 것이다. 이로써 다이아프램(40)이 정상 위치로 복귀한다. 다이아프램(40)이 정상 위치로 복귀하면, 트리거 핀(50)이 보어(56C) 내로 돌출하고, 이로써 플런저(64)가 보어(56C) 내로 복귀하도록 밀어지는 것이 차단된다. 트리거 핀(50)은 플런저의 후부(65)와 결합하거나, 또는 대신에 트리거 노치(68)의 후방 위치에서 플런저(64)에 위치되는 노치나 다른 특징(도 2 및 도 15c에 고정 노치(113)로서 도시)과 결합하여 플런저(64)를 차단할 수 있다. 이로써 변압기(16)가 내부 검사를 통과하지 않고 알려지지 않은 채 작동 복귀되는 것이 방지된다. 일반적으로, 전기 디바이스가 내부 결함 표시기(22)를 작동시키는 방식으로 고장나면, 디바이스는 재가동되기 전에 개방되어 검사되어야 한다. 내부 결함 표시기(22)가 작동된 후에 하우징(20)을 개방하지 않고서는 초기 위치로 복귀될 수 없는 표시기 부재를 제공하면, 사람의 실수를 통해, 전기 디바이스가 적절히 검사되고 수리되기 전에 사용으로 복귀되는 가능성을 감소시킨다. 대신에, 내부 결함 표시기(22)가 단지 내부 하우징(20)으로부터 재설정되도록 별개의 멈춤쇠(pawl)나 다른 일방향 래치(ratchet) 기구가 제공될 수 있다.

[0079] 압력 해제 밸브(34)는 플런저(64)와 일체로 제조될 수 있으며 플런저(64)의 외측 부분(64B) 내에 수용된다. 압력해제 밸브(34)는 낮은 탄성율의 스프링(82)에 의해 밸브 시트(80)에 탄지 결합(biased engagement)되는 축방향으로 이동가능한 밸브 부재(78)를 가진다. 통상적으로, 밸브 부재(78)는 외부 대기와 내부 또는 하우징(20) 사이의 시일을 유지하여 하우징(20) 내부로 습기가 침입하는 것을 방지하기 위하여 밸브 시트(80)에 밀봉되게 탄지된다. 하우징(20) 내의 주위 압력이 하우징(20) 외측의 대기압을 초과하면 이어서 밸브 부재(78) 단부에 외측으로 향하는 순수 힘이 존재한다. 이 힘이 정해진 값, 예컨대, 5psi, 7psi, 또는 10psi의 압력 차이에 대응하는 힘을 초과하면, 스프링(82)은 압축되어 통기 갭(148)(도 11)을 통해 하우징(20)으로부터 가스들이 배기될 수 있다. 가스가 배기되는 정해진 값은 예컨대, 탄성 계수를 변경하는 비압축 스프링의 길이, 활성 턴(turn)의 숫자, 와이어 직경, 내경 및 외경, 기타를 변경함으로써 저탄성율의 스프링(82)의 특성을 변경시켜 변경될 수 있다. 용이하게 참조하도록 스프링을 포함하는 압력 해제 밸브를 가동시키는 압력 범위에 따라 압력해제 밸브(34)에 사용되는 스프링은 색이 정해질 수 있다. 압력 해제 밸브(34)의 통기 특성은 또한 통기 갭의 직경을 변경함으로써 변경될 수 있다.

[0080] 도 3a 및 13을 참조하면, 밸브 부재(78)는 스프링 리테이너(84)를 통하여 돌출한다. 낮은 탄성율 스프링(82)은 밸브 부재(78) 위에 형성된 플랜지(91)와 스프링 리테이너(84) 사이에 포함된다. 도시된 실시예에서, 스프링 리테이너(84)는 밸브 부재(78) 둘레에 배치되어 슬라이딩 접촉하는 일반적으로 원통형 중심부(142)를 가진다. 중심부(142)로부터 축방향으로 그리고 반경방향 외측으로 4개의 다리(85)가 연장하여 피트(feet)(87)에서 종료한다. 피트(87)는 플런저(64)의 몸체에 형성된 수용 노치(89)와 결합가능하므로 플런저(64)의 보어(64D) 내에 스프링 리테이너(84)를 고정하고 밸브 부재(78) 위에 플랜지(91)와 압축 결합하여 저탄성율 스프링(82)을 유지한다. 스프링 리테이너(84)가 스프링(82)을 고정되게 보유하는 정도는 다리(85) 및 피트(87)의 길이 및/또는 폭을 변경함으로써 조정될 수 있다. 도 13 도시와 같이, 각진 표면(93)과 같은 조심 기구(centering feature)은 스프링 리테이너(84)의 스프링 접촉면(95) 위에 스프링(82)을 조심하는 것을 보조하기 위하여 스프링(82)의 일 단부와 접하도록 제공될 수 있으므로, 보다 반복적인 작동을 제공한다. 대신에, 조심(centering) 기구는 스프링 표면(95)의 외측 에지로부터 축방향 내측으로 연장하고 소정 위치에 스프링(82)의 외측 에지와 일치하도록 위치되는 돌출링 또는 복수의 돌출부(도시 없음)일 수 있다.

[0081] 밸브 부재(78)가 축방향 외측으로 이동함에 따라, 밸브 부재(78)와 플런저(64)의 외측 단부(64B) 사이의 통기 갭(148)(도 11 참조)에 의하여 하우징(20Z)으로부터 가스들이 배기될 수 있다. 통기 갭의 크기를 증가시키면 흐름이 높아질 수 있다. 밸브 부재(78)의 길이를 증가시키면 작동 후에 내부 검출 표시기(22) 내로 압력 해제 밸브(34)를 더욱 용이하게 재조립할 수 있다. 링이나 다른 파지가능한 부재(88)가 밸브 부재(70)의 외측 단부에 부착되어 하우징(20)의 수동 통기를 허용할 수 있다(즉, 밸브 부재(78) 위에서 외측으로 당겨서). 단일 디바이스에서 내부 검출 표시기와 압력해제밸브를 통합하면 하우징(20)에 두 개의 구멍을 형성하고 하우징(20) 내에 공간을 유지할 필요성이 피해진다.

[0082] 외부 환경으로부터 압력 해제 밸브(34)로 찌꺼기나 다른 물질이 유입하는 것을 방지하는 한편 여전히 물의 유입을 허용하기 위하여 더스트 커버(97)가 압력 해제 밸브(34) 위로 제공되어 삽입될 수 있다. 더스트 커버(97)는 이들 기능들을 수행하기 위하여 내외로 부유하도록 구성될 수 있다. 더스트 커버(97)는 바람직하게는 플런저(64)의 외측 단부(64B)와 배럴(56)의 외측 단부(56D)를 덮으며, 축방향 내측으로 연장하여 배럴(56)의 외측 단부(56D)의 일부와 겹치는 외부 립(111)(도 11의 실시예에 도시)을 가질 수 있다. 더스트 커버(97)는 외면에, 압력 해제 밸브(34)가 적절히 장착된 여부를 구별하는 것을 보조하도록 수직으로 또는 수평으로 향해질 수 있는 장착 태브(99)를 포함할 수 있다.

[0083] 스프링 리테이너(84)의 피트(87)가 수용 노치(89)와 결합하기까지 밸브(34)를 회전시킴으로써 압력 해제 밸브(34)의 장착을 촉진하기 위하여, 복수의 삽입 태브(101)들이 더스트 커버(97)의 내측 단부에 제공될 수 있다. 삽입 태브(101)들은 스프링 리테이너(84)의 중심부(142)의 외측 에지 위에 제공되는 복수의 대응하는 삽입 태브(103)들과 결합하도록 형성되고 위치된다. 삽입 태브(101) 및/또는 (103)들은 도 14a-14c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 압력 해제 밸브(34)가 용이하게 비틀리고 압력 해제 밸브(34)가 장착된 후에 디바이스(22)로부터 자유롭게 닫히는 것을 방지하기 위하여 둥근 에지를 가질 수 있다.

[0084] 추가적으로 장착을 보조하기 위하여, 더스트 커버(97)에는 올바른 방향으로 압력 해제 밸브(34)와 더스트 커버(97)를 삽입하는 것을 보조하기 위하여 십자선이나 표시 또는 다른 가시적인 표시가 제공된다. 대신 또는 추가적으로 하나 이상의 가이드 채널(도시 없음)들이 수용 노치(89)로 피트(87)를 수용하여 안내하기 위하여 플런저(64)의 보어(64D) 내에 형성될 수 있다.

[0085] 디바이스(22)의 정확한 조립을 촉진하기 위하여, 플런저(64)의 외측 단부(64B)에는 선택적으로 더스트 커버(97)의 외측 둘레의 내면 위의 복수의 대응하는 태브(172)들과 결합하도록 위치되고 형성되는 복수의 노치(170)(도 14c)들이 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 노치(170)들과 태브(172)들은 90°간격으로 이격된다. 압력 해제 밸브(34)가 정확하게 장착되지 않으면, 노치(170)들에 태브(172)를 삽입하여 디바이스(22)가 부적절하게 조립되는 것을 방지하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있다. 노치(170)들과 태브(172)들이, 디바이스(22)가 적절히 조립된 것을 보장하도록 보조할 수 있지만, 그들의 디자인이 주의깊게 최적화되지 않으면, 노치(170)들과 태브(172)들은 디바이스(22)의 반복가능한 작동을 방해할 수 있다. 노치(170)들과 태브(172)들은 압력 해제 밸브(34)가 적절히 장착된 것을 보장하도록 보조하는 표시기(22)의 부품 위에 결합가능한 표면 특징부(surface feature)들의 예들이다. 대응하게 형성된 수용 노치들, 또는 부가적으로 적절히 형성된 결합가능한 돌기들과 결합가능한 다른 유형의 돌기들이 압력 해제 밸브(34)가 적절히 장착된 경우에만 디바이스(22)의 부품들이 적절히 서로 결합할 수 있는 지를 유사하게 확인하기 위하여 제공될 수 있다.

[0086] 표시기(22)를 장착하기 위하여, 부품들의 정확한 조립 순서는 중요하지 않다. 일 예로서의 실시예에서, 표시기(22)를 조립하기 위하여, 내측 부분(56A)은 스플래시 가드 조립체(splash guard assembly)(74)의 홈(76)에 결합되어 홈(76)의 탄성 외측 에지(76A)에 의해 홈에 유지된다. 길이 방향으로 연장하는 유지 아암(81)이 외측 에지(76A)와 더욱 양호하게 결합하여 유지하도록 배럴(56) 위에 제공될 수 있다. 배럴(56)이 홈(76)에 수용되면, 홈(76)은 배럴(56)과 결합하여 배럴(56)을 파지한다. 배럴 정지링(75)과 시일(73)은 플런저(64)의 외측 단부(64B) 위로 나사 결합되고 이탈 스프링(66)은 플런저(64)의 수용 공동(115) 내에 삽입될 수 있다. 플런저(64)는 이어서 배럴(56)의 보어(56C) 내에 슬라이딩될 수 있으므로 이탈 스프링(66)은 배럴(56)의 내측 단부(56E)에 대해 탄지된다. 배럴(56)의 외측 단부(56B)는 이어서 내측 단부(56A)와 나사 결합되며 압력 해제 밸브(34)는 이동가능한 밸브 부재(78) 위로 스프링(82)을 설치하고 밸브 부재(78) 위에 스프링 리테이너(84)를 설치하여 조립될 수 있다.

[0087] 조립체는 플런저(64)의 외측 단부(64B) 내에 삽입될 수 있으며, 피트(87)는 압력 해제 밸브(34)를 적절히 삽입하고 회전시키기 위하여 더스트 커버(97) 위의 위치설정 태브(101)와 스프링 리테이너(84) 위의 위치설정 태브(97)의 결합을 사용하여 압력 해제 밸브(34)를 제 위치에 고정하기 위하여 수용 노치(89)와 결합될 수 있다. 다이아프램(40)은 스플래시 가드 조립체(74)와 접촉하도록 위치될 수 있으므로, 트리거핀(50)은 활성 위치에 표시기(22)를 유지하기 위하여 트리거 노치(68)와 결합한다. 이어서 셸(33)은 스플래시 가드 조립체(74)에 고정될 수 있으며, O-링(48)은 셸(33)과 다이아프램(40) 사이에 개재된다. 이어서 외측 부분(56B)은 홀(24)을 통해 외측으로 삽입될 수 있고, 이어서 가스켓(58)과 너트(60)는 디바이스(22)를 제 위치에 고정하기 위하여 거기에 고정될 수 있다.

[0088] 배럴(56)의 외측 단부(56D)는 내부 결함 표시기(22)가 작동되기 전에 우연히 트리거 위치에 플런저(64)가 이동하는 것을 방지하는 잠금 기구를 수용할 수 있다. 예컨대, 도 15는 내부 결함 표시기(22)를 도시하는 데, 고정 로크(90) 형태의 잠금 기구가 설치된다. 고정 로크(shipping lock)(90)는 배럴(56)의 외측 단부(56D)에 부착되어 플런저(64)가 보어(56C)에서 외측으로 이동하는 것을 방지한다. 고정 로크(90)는 변압기(16)가 장착된 후에 까지 제 위치에 유지될 수 있으며, 운송 동안 트리거 핀(50)이 트리거 노치(68)로부터 위로 이동되는 것을 방지하기 위하여 트리거 핀(50)이 트리거 노치(68)로부터 약간 이격되도록 이탈 스프링을 약간 압축함으로써 고정 로크(90)가 제 위치에 있을 때 다이아프램(40)이 부유할 수 있도록 구성될 수 있다. 변압기(16)가 장착된 후에, 그리고 변압기(16)가 작동되기 전에, 고정 로크(90)는 제거된다.

[0089] 도시된 실시예에서, 고정 로크(90)는 배럴(56)의 외측 단부(56D) 위의 수용 슬롯(94)과 결합하는 한 쌍의 내측으로 향하는 플랜지(92)(도 16a에 가장 잘 도시)를 포함한다. 도 16b를 참조하면, 수용 슬롯(94)에는 플랜지(92)들과, 고정 부분(98)을 수용하기 위하여 배럴(56)의 외측 단부(56D)를 향하여 개방되는 수용 부분(96)이 형성된다. 플랜지(92)들은 수용 부분(96)에 완전히 삽입되고, 이어서 고정 로크(90)는 수용 슬롯(94)의 고정 부분(98)에 플랜지(92)를 고정하기 위하여 비틀러질 수 있다. 일 실시예에서, 외측 단부(56A)에는 90° 간격으로 균등하게 이격된 네 개의 수용 슬롯(94)들이 제공된다. 특정 실시예들에서 수용 부분(96)에 플랜지(92)를 삽입하고 고정 로크(90)를 예컨대, 45° 또는 90°로 회전시켜, 배럴(56) 위에 고정 로크(90)를 고정한다. 다른 수 및 방향의 수용 슬롯(94)들과 플랜지(92)들이 결함 표시기(22)에 고정 로크(90)를 고정하기 위하여 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 슬롯(94)들과 플랜지(92)들의 위치와 방향은 적절하게 장착되면 고정 로크(90)의 특정 방향을 제공하도록 구성된다. 이와 같이, 예컨대, 고정 로크(90)는 정확한 방향으로 고정 로크(90)가 장착된 것을 용이하게 관찰할 수 있는 시각적 표시를 제공하기 위하여 길다란 아암(105)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 수직 방향으로의 아암(105)들의 연장부는 도 15 도시와 같이 고정 로크(90)가 바르게 장착된 것을 표시할 수 있다.

[0090] 고정 로크(90) 위에는 제 위치에 고정 로크(90)를 고정하기 위하여 더 큰 내성을 제공하도록 기계적인 로크가 제공될 수 있다. 예컨대, 도 16a-16b의 도시된 실시예에서, 고정 로크(90)의 지지 돌기(158) 위에 작은 리세스(156)가 형성된다. 고정 로크(90)가 완전 장착 위치에 있으면 리세스(156) 내에 결합하여 착좌되는 배럴(56)의 외측 단부(56D) 위에 대응하는 결합가능한 돌기(160)가 형성된다. 고정 로크(90)에는 고정 로크(90)가 고정되면 압력 해제 밸브(34) 위에 링이나 다른 파지가능한 부재(88로 표시)를 수용하기 위한 구멍(100)이 제공될 수 있다. 구멍(100)은 단 하나의 방향으로 링(88)이 고정 로크(90)를 용이하게 통과될 수 있도록 반경방향 연장부(102)를 포함할 수 있다. 결함 표시기(22)가 배치되고 사용이 준비되면, 고정 로크(90)는 제거되어, 결함 표시기(22)를 활성 위치에 배치한다.

[0091] 전개(deployment) 전에 배럴(56)에 고정 로크(90)를 분리가능하게 고정하기 위하여 다른 형태의 결합이 사용될 수 있으며; 예컨대, 슬롯(94) 대신에 적절하게 위치된 공동들에 마찰 압입하여 결합하기 위하여 플랜지(92) 대신에 돌기들이 제공될 수 있다. 또한, 플랜지(92)와 슬롯(94)들의 방향은 역으로 될 수 있으므로, 플랜지(92)들은 배럴(56) 위에 형성되고 대응하는 슬롯(94)들은 고정 로크(90)에 형성될 수 있다. 잠금 부재가 대신에 배럴(56)과 나사 결합하여 고정될 수 있다. 대신에, 잠금 기구는 플런저(64)의 구멍을 통과하는 핀(도시 없음)일 수 있으며 따라서 핀이 제거되기까지 플런저(64)가 배럴(56)에서 길이방향으로 이동하는 것을 방지한다. 잠금기구는 또한, 예컨대, 플런저(64)가 배럴(56)에서 외측으로 이동하는 것을 방지하는 플런저(64)의 외측 단부의 슬라이딩 또는 피벗팅(pivoting) 또는 분리(break-away) 부재일 수 있다.

[0092] 대체적인 실시예에서, 도 17a와 17b를 참조하면, 결함 표시기(322)에는 전개 전에 결함 표시기(322)가 작동되는 것을 방지하기 위하여 대체적인 작동정지(disabling) 기구가 제공된다. 결함 표시기(22)와 유사하게 결함 표시기(322)는 기능하며, 결함 표시기(22)의 부품들과 유사한 기능들을 제공하는 결함 표시기(322)의 부품들은 위에 사용된 대응하는 참조 부호들과 비교하여 300으로 표시되는 참조부호가 부여된다. 도시된 실시예에서, 작동정지 기구는 배럴(356)의 보어(356C) 내로 돌출하는 핀(302)과 플런저(364)에 형성된 후크(304)를 포함한다. 결함 표시기(322)는 도 17a 도시와 같이 후크(304)가 핀(302)과 결합하기까지 보어(356)에서 플런저(364)를 회전시켜 정지될 수 있다. 결함 표시기(322)를 작동시키는 것이 요구되면, 후크(304)가 도 17b 도시와 같이 핀(302)으로부터 완전히 분리되기까지 플런저(364)가 회전될 수 있다. 표시기(322)에서, 플런저(364)는 배럴(356) 내에서 회전가능하도록 적절한 크기로 구성된다.

[0093] 내부 결함 표시기(22)는 선택적으로 내부 결함 표시기가 트리거되면 제어 신호를 발생하기 위한 설비(facility)(104)(도 2)를 포함한다. 이 설비는 내부 결함 표시기(22)가 작동되면 개폐하는 하나 이상의 세트의 전기 콘택(contact)들을 포함할 수 있다. 전기 콘택들은 예컨대, 보어(56C) 내의 플런저(64)의 통과 또는 트리거 핀(50)의 이동에 의해 제어 신호를 발생하도록 작동될 수 있다. 전기 콘택들은 플런저(64)가 활성 위치에 있으면 제1 위치(닫히거나 개방)에 있을 수 있다. 내부 결함 표시기(22)가 트리거됨에 따라, 전기 콘택들은 절환되므로 플런저(64)가 트리거 위치에 있으면 콘택들은 제2 위치(개방 또는 폐쇄)에 있다. 설비(104)는 내부 결함 표시기(22)가 작동된 것을 나타내는 제어 신호를 송신기(106)에 통신하기 위한 광섬유와 같은 다른 기구를 포함할 수 있다. 송신기(106)는 제어 신호에 반응하여 무선 신호와 같은 결함 신호를 발생한다.

[0094] 내부 결함 표시기의 실시예들이 최소 양만큼만 하우징(20)으로부터 돌출하도록 구성될 수 있다. 이러한 디자인은 예컨대 눈과 얼음이 부착하기 쉬운 표면을 한정하도록 구성될 수 있다.

[0095] 전기 장치에 22 또는 322와 같은 내부 결함 표시기가 사용되는 경우, 결함 표시기는 모든 예측가능한 작동 조건들 하에서 장수명과 높은 신뢰성을 제공하도록 디자인되고 구성되어야 한다. 또한, 내부 결함 표시기(22 또는 322)의 부품들은 가능한 많게, 디바이스에서의 전기장의 분포와 가능한 적게 저촉하도록 비도전성 소재로부터 제조되어야 한다. O-링(48)과 가스켓(58)용의 적절한 소재의 예들은 Viton™ 플로오로엘라스토머, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 또는 실리콘을 포함한다.

[0096] 위에서 일정 수의 예시적인 측면들과 실시예들이 설명되었지만, 이 기술 분야의 통상의 기술자는 특정 수정, 치환, 부가 및 보조 결합들을 인식할 것이다. 예컨대 이하와 같다:

- 도면들에서 도시된 단일 오리피스(38)는, 챔버(36) 내의 압력이 하우징(20) 내의 주위 압력의 변동을 따를 수 있는 속도를 제한하는 일정한 다른 구조 또는 일정 수의 더 작은 오리피스들로 대체될 수 있으며;

- 오리피스(38)의 형상은 도시된 바와 같이 환형 또는 일정한 다른 형상일 수 있으며;

- 신축성 다이아프램(40)에 의해 일측에서 닫혀진 챔버(36) 대신에, 작동 기구(30)가 쿡(Cuk)의 미국 특허 제5,078,078호에 설명된 바와 같은 비교적 높은 질량의 피스톤과 비교적 낮은 질량의 피스톤에 의해 닫힌 챔버를 포함할 수 있다.

두 개의 피스톤들은 서로 동심일 수 있으며 같은 탄성 상수를 가지는 스프링들에 연결된다. 큰 질량 피스톤의 관성은 급격한 압력 서지에 반응하여 큰 질량의 피스톤이 이동하는 것을 방지한다. 큰 질량의 피스톤과 작은 질량의 피스톤은 모두 느린 압력 변동에 반응하여 이동할 수 있다. 큰 질량의 피스톤과 작은 질량의 피스톤의 상대 운동은 표시기 기구(32)를 해제하기 위하여 사용될 수 있다. 챔버(36)는 신축성 원통벽에 의해 결합된 강성의 단부면들을 가지는 벨로우즈의 내부를 포함할 수 있다. 강성 단부면들의 상대 운동은 적절한 기계적 연결에 의해 표시기 기구(32)를 작동시킬 수 있다.

벨로우즈의 하나 이상의 개구들이 하우징(20) 내의 주위 압력의 느린 변동에 반응하여 단부면들이 이동하는 것을 방지할 것이며;

- 본 발명의 바람직하지 않은 실시예들에서, 다이아프램(40)은 하우징(20) 내의 급격한 압력 서지에 반응하여 챔버(36)를 향하여 이동되는 강성 또는 반-강성의 이동가능한 피스톤으로 대체될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 다이아프램에 의해 일 측에서 닫힌 챔버(36), 예컨대, 또는 다른 대체적인 기구가 표시기 기구(32)를 동작시키기에 충분한 힘으로 공동 벽의 일부를 이동시킴으로써 하우징(20) 내의 압력 서지에 반응하는 “압력 서지 검출수단”을 구성하며; 또는

플런저(64)는 상기 설명한 형상과는 상이한 형상을 가질 수 있는 데, 예컨대, 플런저(64)는 활성 상태에 있을 때에는 보어(56c) 내에서 눈에 보이지 않고 플런저(64)가 트리거 위치로 이동할 때 표시되는 부분들을 가지는 깃발, 로드, 판, 기타를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 플런저(64), 그리고 내부 결함 표시기가 결함을 검출한 표시를 나타내도록 여기 설명된 다른 대안들은 “표시기 (indicator) 수단”을 구성한다.

따라서 이하의 특허청구범위와 이후에 소개되는 특허청구범위는 그 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 그러한 수정, 치환(permutations), 부가, 및 보조-결합(sub-combinations)을 포함하는 것으로 해석된다.

Claims

전기 디바이스의 하우징 내의 급속한 압력 서지의 발생을 표시하는 결함 표시기로서, 상기 결함 표시기는:
(a) 상기 하우징의 구멍 내에 장착될 수 있는 배럴;
(b) (ⅰ) 챔버의 내면과 외면 사이를 연통하는 적어도 하나의 오리피스를 가지는 상기 하우징 내의 챔버; 및
(ⅱ) 상기 챔버의 내면과 외면 사이의 압력 차이에 반응하여 이동가능한 가동 부재를 포함하는 가동 기구;
(c) 상기 배럴의 보어 내의 플런저로서, 상기 배럴 내에서 외측으로 탄지 결합되며 상기 가동 부재에 의해 정상적으로 활성 위치로 유지되는 플런저; 및
(d) 상기 플런저와 상기 배럴의 상대 이동을 허용하기 위하여 상기 플런저와 상기 배럴 사이에 배치된 반경 방향 시일을 포함하며;
압력 차이가 양의 임계값을 초과하면 상기 가동 부재는 이동되어 상기 플런저를 트리거 위치로 외측으로 이동시키고, 상기 반경 방향 시일은 활성 위치와 트리거 위치 양측에서 상기 플런저와 상기 배럴에 밀봉되게 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스의 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 반경 방향 시일은 상기 플런저와 상기 배럴과 밀봉되게 결합되며 상기 플런저는 활성 위치로부터 트리거 위치로 외측으로 이동하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 챔버는 다이아프램을 포함하며 상기 가동 부재는 상기 다이아프램에 결합되는 결함 표시기.
제 3항에 있어서,
상기 가동부재는 상기 다이아프램으로부터 돌출하며, 상기 플런저가 활성 위치에 있을 때, 상기 플런저의 트리거 노치와 결합하는 트리거 핀을 포함하는 결함 표시기.
제 4항에 있어서,
보어 내에서 상기 플런저를 외측으로 가압하는 스프링을 포함하며, 상기 스프링은 상기 플런저의 내단부 위의 원통형 개구 내로 연장하며 작동(triggering) 시, 상기 플런저가 활성 위치로 복귀하는 것을 방지하기 위하여 상기 트리거 핀과 상기 플런저의 일부가 결합하는 위치로 상기 스프링이 상기 플런저를 밀 수 있는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 플런저의 외면의 적어도 일부는 밝게 착색되는 결함 표시기.
제 3항에 있어서,
상기 다이아프램은 일정 수의 동심 환형 돌기들을 제공하기 위하여 형성된 강성 소재의 시트를 포함하는 결함 표시기.
제 7항에 있어서,
상기 다이아프램을 지지하도록 배치된 스핀들을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 시일은 이중-립 시일을 포함하는 결함 표시기.
제 9항에 있어서,
상기 시일은 오버몰딩(overmolding)에 의해 형성되는 결함 표시기.
제 9항에 있어서,
상기 시일은 상표명 Alcryn(Alcryn™)의 용융-처리가능한 고무를 포함하는 결함 표시기.
제 3항에 있어서,
상기 다이아프램을 상기 배럴의 상측에서 일정한 방향으로 지지하도록 상기 배럴과 상기 다이아프램 사이에서 연장되는, 다이아프램 위치설정부재를 포함하는 결함 표시기.
제 12 항에 있어서,
상기 다이아프램 위치설정부재는 상기 배럴의 상면과 결합하는 한 쌍의 대향하는 돌출 태브들을 포함하는 결함 표시기.
제 3항에 있어서,
상기 다이아프램의 외부 둘레와 상기 챔버의 외부 둘레와 밀봉 결합하는 O-링을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 플런저와 일체의 압력 해제 밸브를 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 배럴의 내측으로 돌출하는 부재와, 상기 플런저가 제1 작동상태에서 상기 배럴에서 회전시 상기 배럴에서 외측으로 상기 플런저가 이동하는 것을 방지하기 위하여 상기 부재와 결합하는 상기 플런저 위의 후크를 포함하는 작동 정지 기구를 포함하는 결함 표시기.
제 15항에 있어서,
상기 압력 해제 밸브는 상기 플런저의 보어 내에 배치되고 스프링에 의해 밸브 시트와 결합되도록 탄지되는 축방향으로 이동가능한 밸브 부재를 포함하고, 상기 스프링의 일 단부는 상기 밸브 부재 위에 형성된 조심 기구와 접촉하는 결함 표시기.
제 17항에 있어서,
상기 스프링을 고정하기 위하여 상기 플런저의 보어와 같이 배치된 스프링 리테이너와 상기 플런저의 외측 단부와 결합가능한 더스트 커버를 포함하며, 상기 스프링 리테이너는, 제1의 복수의 삽입 태브들을 포함하며 상기 더스트 커버는 제2의 복수의 삽입 태브를 포함하며, 상기 제1 및 제2의 복수의 삽입 태브들은 상기 압력 해제 밸브가 장착되면 결합가능하도록 크기가 형성되고 배치되는 결함 표시기.
제 18항에 있어서,
상기 제1 및 제2의 복수의 삽입 태브들의 하나 또는 둘 모두가 둥근 에지를 포함하는 결함 표시기.
제 18항에 있어서,
상기 스프링 리테이너는 복수의 고정 피트(securing feet)를 포함하며 상기 플런저는 장착된 위치에서 상기 고정 피트를 수용하도록 위치되는 복수의 고정 노치(securing notch)들을 포함하는 결함 표시기.
제 20항에 있어서,
상기 플런저는 상기 고정 피트의 적어도 하나를 대응하는 고정 노치로 안내하도록 위치된 적어도 하나의 위치설정 채널을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
스페이서와 같이 일체로 형성되는 스플래시 커버(splash cover)를 포함하고, 상기 스플래시 커버는 상기 배럴 위에 장착가능하며 상기 스페이서는 상기 가동 부재의 외측 둘레와 결합하도록 크기가 정해지고 위치되는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 배럴의 보어 내에 배치되고 결함 표시기가 작동되면 상기 플런저의 완전 이탈을 방지하도록 위치되는 정지링을 포함하는 결함 표시기.
제 23항에 있어서,
상기 정지링은 복수의 축방향으로 내측으로 연장하는 아암들을 포함하고, 상기 아암들은 그들 사이에 배출 채널을 형성하는 하는 결함 표시기.
제 24항에 있어서,
상기 정지링은 복수의 반경방향 내측으로 연장하는 돌출부들을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 배럴의 외측 단부 위에 배치되며 상기 보어에서의 상기 플런저의 외측으로의 이동을 방지하기 위한 제거가능한 로크(lock)를 포함하는 결함 표시기.
제 26항에 있어서,
상기 로크는 반경방향 내측으로 향하는 플랜지를 포함하고 상기 배럴의 외측 단부는 하나 이상의 수용 슬롯을 포함하며, 상기 플랜지와 상기 수용 슬롯은 상기 배럴에 상기 로크를 고정하기 위하여 결합가능한 결함 표시기.
제 27항에 있어서,
두 개의 대향하는 반경방향 내측으로 향하는 플랜지들과 상기 배럴의 외측 단부 둘레에서 90° 간격으로 위치되는 4개의 수용 슬롯들을 포함하며, 상기 로크의 90° 회전이 상기 배럴에 상기 로크를 고정하도록 상기 슬롯들은 크기가 정해지는 결함 표시기.
제 15항에 있어서,
상기 압력 해제 밸브가 적절하게 장착된 경우에만 상기 결함 표시기의 조립이 가능하도록 결합하는 상기 결함 표시기의 부품 위의 결합가능한 표면 특징부(surface feature)들을 포함하는 결함 표시기.
제 29항에 있어서,
더스트 커버를 더 포함하며, 상기 결합가능한 표면 특징부들은 상기 플런저의 외측 단부 위의 복수의 노치들과 상기 더스트 커버 위의 복수의 상응하는 크기와 형상의 위치설정 태브들을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 플런저가 트리거 위치에서 복귀하여 활성화된 위치로 밀어지는 것을 방지하는 일방향 기구를 상기 보어에 포함하는 결함 표시기.
제 31항에 있어서,
상기 일-방향 기구는 상기 결함 표시기가 트리거 위치에 있을 때 상기 배럴 위의 고정 노치와 결합가능한 상기 가동 부재 위의 트리거 핀을 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 배럴은 같이 결합될 수 있는 두 개의 분리된 부분들을 포함하는 결함 표시기.
제 33항에 있어서,
상기 두 개의 분리된 부분들은 나사식 결합(threadable engagement)이 가능하며, 상기 외측 부분은, 상기 결함 표시기가 두 개의 분리된 부분들의 상대적인 회전을 방지하기 위하여 조립될 때, 상기 결함 표시기의 스플래시 커버 위의 표면들과 결합가능한 돌출부를 더 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 결함 표시기가 작동하면 결함 신호를 전송(broadcasting)하도록 연결된 신호 송신기를 포함하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 플런저가 그것의 활성 위치에 있으면 폐쇄되거나 개방되고, 상기 플런저가 트리거 위치에 있으면 개방하거나 폐쇄되기 위해 절환(switching)하는 전기 콘택들의 세트를 포함하는 결함 표시기.
폐쇄된 하우징과, 챔버가 상기 하우징에 있으며 배럴은 상기 하우징의 구멍을 통하여 돌출하는 청구항 1에 따른 결함 표시기, 및 상기 하우징 내의 하나 이상의 활성 전기 부품들을 가지는 전기 디바이스.
제 37항에 있어서,
상기 디바이스는 지주-장착 변압기인 전기 디바이스.
제 37항에 있어서,
상기 디바이스는 패드 장착 변압기인 전기 디바이스.
전기 디바이스의 하우징 내의 급속 압력 서지의 발생을 표시하는 결함 표시기로서, 상기 결함 표시기는:
(a) 전기 디바이스의 하우징 내의 압력의 급격한 상승에 반응하여 가동 부재를 이동시키기 위한 압력서지 검출 수단;
(b) 상기 압력서지 검출 수단에 의해 가동되며, 보어 내에 이동가능하게 배치된 플런저를 포함하는 표시기 수단; 및
(c) 상기 보어 내에 상기 플런저 둘레에 배치된 반경방향 시일을 포함하며;
상기 플런저는 액튜에이터가 이동하면 활성 위치로부터 트리거 위치로 상기 보어 내에서 외측으로 이동가능하며, 상기 반경방향 시일은 활성 위치와 트리거 위치 사이에서 상기 플런저와 상기 보어의 상대 이동을 허용하면서 활성 위치와 트리거 위치 모두에서 상기 플런저와 실링 결합을 유지하는 것을 특징으로 하는 결함 표시기.
제 1항에 있어서,
상기 반경 방향 시일은 상기 배럴의 내면과 밀봉가능하게 결합하도록 상기 배럴 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 결함 표시기.