KR101717696B1 - 전력케이블의 중성선 정렬 다이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중성선의 간격을 일정하게 정렬하기 위한 다이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이스의 회전 운동을 통하여 전력케이블 외주면에 중성선의 간격을 균일하게 배치할 수 있는 중성선 정렬 다이스에 관한 것이다. 본 발명의 중성선 정렬 다이스에 의하면, 중성선을 고정하기 위한 별도의 테이핑 작업이 생략 가능하며, 또한 중성선 설비와 시스 압출 설비의 연속 공정이 필수적이지 않으므로, 설치 장소에 제한받지 않으며, 제작 비용이 절감되어 경제적이고 생산성을 높일 수 있다.

Description

전력케이블의 중성선 정렬 다이스 {Neutral line Arrangement Dies}

본 발명은 전력케이블에 있어서 중성선의 간격을 일정하게 정렬하기 위한 다이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이스의 회전 운동을 통하여 전력케이블 외주면의 중성선 간격을 균일하게 배치할 수 있는 중성선 정렬 다이스에 관한 것이다.

통상적으로 전력케이블은 중심부에 하나 또는 다수개의 도체 심선이 배치되고 그 외각에 절연물질로 피복되어 있는 형태로 형성된다. 이러한 전력케이블은 제조시 도체 심선의 외각에 절연물질을 피복하기 위해 일련의 작업 공정을 거치게 되는데, 일반적으로 컨베이어 시스템을 통하여 도체 심선에 연속적으로 피복 물질을 도포하게 된다.

특히 고압의 전력케이블의 경우 내측에 동심선을 내포하며, 외각에 다수개의 중성선을 포함하는 형태로 형성된다. 이러한 중성선을 포함하는 전력케이블의 경우 중심에 도체 심선을 배치하고 상기 도체 심선의 외각에 절연물질을 피복한 후, 최외각 표피부와 인접하게 다수개의 중성선을 배치하게 된다. 그러나 중성선을 배치하여 최외각 피복을 도포하는 과정에서 개개의 중성선의 배치를 유지하기 어려운 문제가 발생하게 되고, 이러한 문제로 인하여, 전기적인 성질이 변질되거나, 외형적으로 문제가 발생되게 된다.

특히 지중 전력케이블의 배전 시스템은 AC 전원을 사용하면서 전원의 안정성을 위하여 3상을 사용하고 있다. 이러한 3상 전원의 경우, 유사시를 대비하여 중성선을 포설하여 3상(R상, S상, T상) 4선식(R 전원선, S 전원선, T 전원선, N 중성선)으로 운영하게 된다. 380V / 220V 3상 4선식 공급 방식의 경우, R - N, S - N, T - N로 연결하여 220V 전압을 사용할 수 있다. 이러한 중성선의 경우는 전계를 균일하게 하기 위하여 중성선 간의 간격을 일정하게 하는 것이 매우 중요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-0904619호 "연합용 분할 다이스"

본 발명의 목적은 중성선의 간격을 균일하게 유지시키는 것이다. 통상적으로 중성선 배열 작업 후 전력케이블을 공정용 드럼에 권취(捲取; Coiling)한 후, 압출 작업을 위해 다시 권출(捲出; Unwind, Unroll)하는 공정을 거치는데, 이 과정에서 중성선이 이동하여 간격이 불균일해지는 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 종래에는 중성선 배열 공정 후, 중성선이 일정하게 간격을 유지할 수 있도록 별도의 테이핑 공정을 통하여 중성선을 고정시키거나, 시스 압출 설비를 중성선 배열 설비와 연속적으로 설치하여 간격을 유지해왔다. 그러나 테이핑 공정은 시스 압출 공정 전에 테이프를 제거해야 하는 작업이 요구될 뿐만 아니라 테이프를 소모하게 되어 재료비와 가공비가 추가적으로 발생하게 된다. 또한 중성선 배열 설비와 시스 압출 설비를 연속적으로 적용할 경우에는 제작 비용이 발생하고, 설치 장소가 제한적인 단점이 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하고자 안출된 것으로, 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위하여 케이블이 안착되는 중공 및 중공을 형성하는 내주연에 복수의 홈이 일정 간격으로 형성되어 중성선이 안착되는 중성선 배열홈을 포함하는 다이스를 개시한다. 본 발명의 다이스는 중심축에 대하여 회전 운동하고, 케이블은 상기 중공을 관통하여 직선 운동함으로써, 상기 중성선을 상기 케이블 외주면에 소정의 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬시키게 된다.

본 발명의 중성선 배열 다이스는 2개의 분체로 분할되어 조립 및 분리될 수 있으며, 돌기부와 홈부의 끼움(Insert) 방식으로 착탈(着脫)되거나, 또는 경첩부와 잠금부의 여닫이(Door hinge) 방식으로 개폐(開閉)되는 것일 수 있다.

또한 본 발명은 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 방법에 있어서, 다이스를 2개의 분체로 분리하는 단계; 상기 분리된 다이스의 중성선 배열홈에 중성선을 안착시키는 단계; 상기 분리된 다이스의 중공부에 케이블을 안착시키는 단계; 상기 중성선 및 케이블이 안착된 다이스를 조립하는 단계; 및 상기 케이블은 상기 케이블 중심축 방향으로 직선 운동하고, 상기 다이스는 상기 케이블의 중심축에 대하여 회전 운동하는 단계를 포함하되, 상기 다이스는 상기 중성선을 상기 케이블 외주면에 소정의 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 방법을 제공한다.

본 발명의 중성선 배열 다이스와 시스 압출 장치는 일체화하여 연속 공정으로 수행되거나, 또는 본 발명의 중성선 배열 다이스를 관통한 중성선이 균일하게 배열된 케이블을 별도의 시스 압출 장치에 인입하여 수행될 수 있다.

본 발명의 중성선 정렬 다이스에 의하면, 중성선을 고정하기 위한 별도의 테이핑 작업이 생략 가능하며, 또한 중성선 설비와 시스 압출 설비의 연속 공정이 필수적이지 않으므로, 설치 장소에 제한을 받지 않으며, 제작 비용이 절감되어 경제성 및 생산성을 높일 수 있다.

또한 본 발명의 중성선 정렬 다이스로 제조된 케이블에 의하면, 중성선의 간격이 균일하게 되어 제품의 불량률을 현격하게 낮출 수 있으며, 지중 전력케이블의 접속 시에 중성선의 배열 겹침에 의해 수분침투로 인한 선로 고장을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 차폐로서의 기능이 우수하게 발현될 수 있다.

또한 본 발명의 중성선 정렬 다이스는 2개의 분체로 분할이 가능하여 케이블과 중성선을 최초에 삽입할 때 편리하고, 선재 불량시 몸체를 분할하여 선재를 꺼내거나 보수할 수 있으므로 작업성이 뛰어나다.

도 1은 통상적인 중성선이 배열된 지중 전력 케이블의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예로서, 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 중성선 정렬 다이스의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예로서, 돌기부와 홈부의 끼움(Insert) 방식으로 착탈(着脫)되는 중성선 정렬 다이스의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예로서, 경첩부와 잠금부의 여닫이(Door hinge) 방식으로 개폐(開閉)되는 중성선 정렬 다이스의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예로서, 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예로서, 중성선 정렬 다이스에 볼베어링을 통하여 회전력을 전달하는 다이스 홀더를 도시한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예로서, 중성선 정렬 다이스를 관통한 후에 케이블의 외주면에 중성선이 일정 간격으로 정렬된 모습을 도시한 이미지이다.

본 발명은 케이블 중성선의 간격을 균일하게 유지할 수 있는 중성선 정렬 다이스에 관한 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 명확히 하기 위하여 본 발명의 구성과 관련없는 내용은 생략하기로 하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명한다.

통상적인 지중배전선로에 설치되는 전력케이블은 도 1에 도시된 바와 같이, 도체(Conductor or conductor strand, 110), 내부 반도전층(Strand shield or inner scmiconductivc layer, 120), 절연층(Insultion, 130), 외부 반도전층(Insulation shicld or outcr semiconductive layer, 140), 중성선 수밀층(Neutral line watertight layer, 150), 중성선(Neutral line, 160) 및 시스(Sheath or Jacket, 170)으로 구성되어 있다.

지중 전력케이블의 배전 시스템의 경우, 3상 전원에서 각상의 전류는 거의 일정하여야 하지만, 3상 4선식의 경우는 380V의 동력 전원에서 R, S, T상 등의 1상과 N상으로 연결되어 220V의 전원으로 사용됨으로 인하여, 각상의 전류가 평형 전류가 되지 못하고 불평이 되어 흐르는 전류가 발생한다. 이와 같이 각 상의 부하가 불평형일 경우는 물론이고, 평형일 경우에도 동심 중성선에는 부하 전류에 비례하는 동심 중성선 순환 전류가 발생하고 있기 때문에 온도 상승에 따른 불필요한 손실 전력이 발생하며 케이블의 전송용량을 감소시키는 결과를 초래하기도 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 구성된 지중 전력케이블은 다선식 전로에서 전원의 중성극에 접속된 중성선(N, 160)이 한 상(R상, S상, T상)과 중성선(N)에 연결되는 상부하에 흐르는 불평형 전류를 감당한다. 따라서 본 발명에 적용 가능한 중성선(160)은 단상 3선식의 경우나 3상 교류 계통에서 Y 결선하는 경우에 전원의 중성극에 접속할 목적으로 인출하여 사용되거나, 또는 일반 케이블의 고압 전력케이블 차폐용으로 사용 가능하다.

이하 본 명세서에서 언급되는 케이블(100)은 경우에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 지중 전력케이블이거나, 또는 도 1에서 중성선(160)이 배열된 이후 시스(170)가 피복되기 전의 전력케이블 모두를 의미한다.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 케이블(100)의 외주면에 복수의 중성선(Neutral line, 160)을 일정 간격으로 정렬하기 위한 다이스(Dies, 200)에 있어서, 케이블(100)의 외주면에 복수의 중성선(160)을 일정 간격으로 정렬하기 위하여 케이블(100)이 안착되는 중공(210) 및 이러한 중공(210)을 형성하는 내주연에 복수의 홈이 일정 간격으로 형성되어 중성선(160)이 안착되는 중성선 배열홈(220)을 포함하는 다이스를 개시한다. 본 발명의 다이스(200)는 중심축(201)에 대하여 회전 운동하고, 케이블(100)은 상기 중공(210)을 관통하여 직선 운동함으로써, 상기 중성선(160)을 상기 케이블(100) 외주면에 소정의 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬시키게 된다.

본 발명의 중성선 정렬 다이스(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 분체로 분할되어 조립 및 분리될 수 있으며, 이를 위해서 소정의 결합부재를 포함할 수 있다. 예컨대, 2개의 분체는 돌기부(230)와 홈부(240)를 갖추어 끼움(Insert) 방식으로 착탈(着脫)되는 것이거나 또는 2개의 분체가 경첩부(250)와 잠금부(260)로 연결되어 여닫이(Door hinge) 방식으로 개폐(開閉)되는 것이 바람직하다. 그러나 2개의 분체가 결합하는 방식에 있어서 제한을 두는 것은 아님은 물론이다.

또한 본 발명은 전술한 바와 같이 다이스(200)의 회전 운동 및 케이블(100)의 직선 운동을 통하여 중성선(160)의 간격을 일정하게 정렬한 후, 시스(Sheath) 피복을 실시할 수 있으며, 이는 시스 압출 장치 전면에 본 발명의 중성선 정렬 다이스(200)를 설치함으로써 연속 공정으로 수행될 수 있다.

이에 나아가 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 방법에 있어서, 다이스(200)를 2개의 분체로 분리하는 단계; 상기 분리된 다이스(200)의 중성선 배열홈(220)에 중성선(160)을 안착시키는 단계; 상기 분리된 다이스(200)의 중공(210)에 케이블(100)을 안착시키는 단계; 상기 중성선(160) 및 케이블(100)이 안착된 다이스(200)를 조립하는 단계; 및 상기 다이스(200)는 중심축(201)에 대하여 회전 운동하고, 상기 케이블(100)은 직선 운동하는 단계를 포함하고, 상기 중성선(160)은 상기 케이블(100) 외주면에 소정의 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 방법을 제공한다.

이후에 상기 다이스(200)에서 인출되는 중성선(160)이 배열된 케이블(100)을 시스(Sheath) 압출하여 피복하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이는 본 발명의 중성선 정렬 다이스(200)와 시스 압출 장치를 일체화하여 실시하거나 또는 중성선 정렬 다이스(200)를 관통한 중성선(160)이 균일하게 배열된 케이블(100)을 별도의 시스 압출 장치에 인입함으로써 수행될 수 있다.

본 발명의 일 구현예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 중성선 정렬 다이스(200)는 다이스 홀더(300)에 고정되어 베어링(310), 예컨대 볼베어링(Ball bearing)에 의해 회전력을 전달받을 수 있으나, 회전하는 방식에 있어서 본 발명이 이에 한정되는 바는 아니다.

마지막으로 도 7에서는 본 발명의 중성선 정렬 다이스(200)를 관통하기 전(a) 케이블(100)의 외주면에 배열된 중성선(160)의 불규칙한 간격이 중성선 정렬 다이스(200)를 관통한 후(b)에 일정 간격으로 정렬된 모습을 확인할 수 있다.

100. 케이블
110. 도체
120. 내부 반도전층
130. 절연층
140. 외부 반도전층
150. 중성선 수밀층
160. 중성선
170. 시스
200. 다이스
201. 중심축
210. 중공
220. 중성선 배열홈
230. 돌기부
240. 홈부
250. 경첩부
260. 잠금부
300. 다이스 홀더
310. 베어링

Claims (9)

1. 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 다이스에 있어서,
   상기 케이블(100)이 안착되는 중공(210); 및
   상기 중공(210)을 형성하는 다이스(200)의 내주연에 복수의 홈이 일정 간격으로 형성되어 상기 중성선(160)이 안착되는 중성선 배열홈(220);
   을 포함하되,
   상기 다이스(200)는 중심축(201)에 대하여 회전 운동하여, 상기 중성선(160)을 상기 케이블(100) 외주면에 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬시키며,
   상기 다이스(200)는 다이스 홀더(300)에 고정되어 베어링(310)에 의해 회전력을 전달받고,
   상기 다이스(200)는 2개의 분체로 분할되어 조립 및 분리되며, 상기 2개의 분체의 접합부는 돌기부(230)와 홈부(240)의 끼움(Insert) 방식으로 착탈(着脫)되거나 또는 경첩부(250)와 잠금부(260)의 여닫이(Door hinge) 방식으로 개폐(開閉)되는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 다이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블(100)은 상기 중공(210)을 관통하여 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 다이스.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 다이스(200)는 시스(Sheath) 압출 장치 전면에 설치하는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 다이스.
   
7. 삭제
8. 케이블의 외주면에 복수의 중성선을 일정 간격으로 정렬하기 위한 방법에 있어서,
   ⅰ) 다이스(200)를 2개의 분체로 분리하는 단계;
   ⅱ) 상기 분리된 다이스(200)의 중성선 배열홈(220)에 중성선(160)을 안착시키는 단계;
   ⅲ) 상기 분리된 다이스(200)의 중공(210)에 케이블(100)을 안착시키는 단계;
   ⅳ) 상기 중성선(160) 및 케이블(100)이 안착된 다이스(200)를 조립하는 단계; 및
   ⅴ) 상기 다이스(200)는 중심축(201)에 대하여 회전 운동하고, 상기 케이블(100)은 직선 운동하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 중성선(160)은 상기 케이블(100) 외주면에 피치각(Angle of pitch)을 형성하며 나선형으로 정렬되며,
   상기 다이스(200)는 다이스 홀더(300)에 고정되어 베어링(310)에 의해 회전력을 전달받고,
   상기 다이스(200)는 2개의 분체로 분할되어 조립 및 분리되며, 상기 2개의 분체의 접합부는 돌기부(230)와 홈부(240)의 끼움(Insert) 방식으로 착탈(着脫)되거나 또는 경첩부(250)와 잠금부(260)의 여닫이(Door hinge) 방식으로 개폐(開閉)되는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 ⅴ) 단계 이후에,
   ⅵ) 상기 중성선(160)이 배열된 케이블(100)을 시스(Sheath) 압출하여 피복하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성선 정렬 방법.
   

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