KR101718595B1 - 전기 스위치기어 유닛 - Google Patents

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KR101718595B1
KR101718595B1 KR1020147008792A KR20147008792A KR101718595B1 KR 101718595 B1 KR101718595 B1 KR 101718595B1 KR 1020147008792 A KR1020147008792 A KR 1020147008792A KR 20147008792 A KR20147008792 A KR 20147008792A KR 101718595 B1 KR101718595 B1 KR 101718595B1
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다비드 크라프트
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알스톰 그리드 게엠베하
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Abstract

전기 스위치기어 유닛(10), 특히 고전압 스위치기어 유닛이 설명된다. 하우징 벽(11)을 구비한 하우징이 제공되고, 하우징 벽 내에 보어(14)가 포함된다. 파형 튜브(12)가 제공되고, 파형 튜브는 보어(14)와 결합된다. 이를 위해 파형 튜브(12)는 보어(14)내에 삽입된다. 파형 튜브(12)와 보어(14) 사이에 고리형 갭(18)가 제공되고, 고리형 갭 내에 O-링(20)이 배치되며, O-링은 파형 튜브(12) 위에 꽂힌다.

Description

전기 스위치기어 유닛{ELECTRICAL SWITCHGEAR UNIT}
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 전기 스위치기어 유닛에 관한 것이다.
이러한 전기 스위치기어 유닛은 예컨대 DE 10 2007 016 720 A1으로부터 공지되어 있다. 위 문헌의 도 1에는 절연 가스로 충진된 고전압 스위치기어 유닛의 3개의 회로 차단기 극의 크랭크케이스들이 설명되어 있다. 크랭크케이스는 관 연결에 의해 기밀식으로(gas-tight) 서로 결합되어 있다.
관 연결 방식으로서 사전에 휘어진 구리관을 사용하는 것은 공지되어 있다. 크랭크케이스의 하우징 벽 내에 있는 보어에 구리관을 연결하기 위해 피팅 또는 그 유사체가 제공될 수 있다.
예컨대, 구리관은 말단측의 크림핑(crimping) 및 유니온너트를 구비할 수 있다. 하우징 벽 내에 나사산 보어가 포함되고, 나사산 보어 내에 연결부가 조립되고, 연결부 위에 유니온 너트가 나사식 조립될 수 있다. 구리관의 크림핑과 연결부 사이에 원통형 중간 부재가 배치되고, 중간 부재 위에 O-링이 꽂힌다. O-링은 구리관의 크림핑과 연결부 사이의 기밀적 결합을 달성하기 위해 제공된다. 이를 위해, 구리관의 크림핑은 높은 정확도로 재현 가능하게 제조되는 것이 필요하다. 앞에 설명된 전체 공정은 높은 소모를 필요로 하고, 이로써 비용 집약적이라는 점이 분명하다.
관 연결 방식으로서 파형 튜브를 사용하는 것도 마찬가지로 공지되어 있다. 이 경우 크랭크케이스의 하우징 벽 내의 보어에 파형 튜브를 연결하려는 목적을 위해 그에 상응하는 피팅이 제공될 수 있다.
예컨대 파형 튜브는 우선 원하는 길이로 절단되고, 유니온 너트는 파형 튜브 위로 밀려 넣어질 수 있다. 이때 파형 튜브의 절삭된 말단은 특수 공구로 가공된다. 특히 파형 튜브의 절단면은 특수 공구를 이용하여 디버링되고, 찍어 눌러 크림핑이 형성된다. 파형 튜브의 파곡부(wave trough) 내에 클램핑 링이 장착된다. 이에 따라 파형 튜브는 연결부와 나사 조립되고, 연결부는 하우징 벽 내에 나사식 조립되어 들어간다. 파형 튜브의 자유 말단과 중간 부재 사이에 O-링이 설치되고, O-링은 파형 튜브와 연결부 사이의 기밀적 결합을 달성하기 위해 제공된다. 이를 위해 파형 튜브의 크림핑이 높은 정확도로 제조되고, 파형 튜브의 절삭면이 더 이상 버(burr)를 포함하지 않도록 하는 것이 필요하다. 앞에 설명된 공정은 높은 소모 및 이로 인하여 높은 비용과 결부된다는 점이 분명하다.
본 발명의 과제는 전기적 스위치기어 유닛을 제조하되, 이러한 유닛의 관 연결부가 더 간단하게 제조될 수 있는 전기적 스위치기어 유닛을 제조하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 제1항에 따른 전기적 스위치기어 유닛에 의하여 해결한다.
하우징 벽을 구비한 하우징이 제공되고, 하우징 벽 내에 보어가 포함된다. 또한 파형 튜브가 제공되고, 파형 튜브는 보어와 결합된다. 이를 위해 파형 튜브는 보어 내에 삽입된다. 파형 튜브와 보어 사이에 고리형 갭이 있고, 고리형 갭 내에 O-링이 배치되고, O-링은 파형 튜브 위로 꽂힌다.
본 발명에서는 어떠한 피팅 또는 그 유사체가 필요하지 않다. 그 대신, 절삭된 파형 튜브는 꽂혀 있는 O-링과 함께 하우징 벽의 보어 내에 삽입된다. 이로써, 관 연결이 구현되고, 이러한 관 연결은 구성적이며 제조 기술적인 소모를 적게 필요로 하고, 이러한 관 연결은 간단하고 비용 효과적으로 구현할 수 있다. 특히, 파형 튜브의 가공을 위한 특수 공구 또는 그 유사체가 필요하지 않다.
본 발명의 유리한 발전예에서 파형 튜브, 보어 및 O-링의 치수는 서로 맞춰지되, 보어와 파형 튜브 사이에 기밀식 결합이 발생하도록 맞춰진다. 따라서 파형 튜브의 축방향 절단면을 밀봉하는 고비용 처리는 불필요하다. 그 대신, 요구되는 기밀성은 O-링의 둘레면이 파형 튜브에 그리고 보어 내에 확실하게 접하는 것으로 달성된다. 이러한 점에서 본 발명에 따르면 파형 튜브의 둘레면에 제공된 밀봉은, 유리한 방식으로, 파형 튜브의 절단면에 제공되는 주지의 밀봉과는 상이하다.
O-링이 파형 튜브의 파곡부 위에 꽂히면 더욱 유리하다. 이로써 매우 우수한 밀봉이 달성될 수 있다.
본 발명의 유리한 발전예에서, 고리형 갭 내에 부싱(bushing)이 배치된다. 부싱은 고리형 갭을 실질적으로 완전히 또는 부분적으로만 채울 수 있다. 제2 경우에, 파형 튜브의 "자유롭게" 남아있는 파곡부 위에는 제2 O-링이 꽂힐 수 있다. 부싱을 이용하여 O-링/O-링들은 실질적으로 국부적으로 고정된다.
본 발명의 유리한 발전예에서, 잠금 와셔가 제공되고, 잠금 와셔는 파형 튜브의 파곡부 내에 물려 들어가며, 하우징에 고정되어 있다. 잠금 와셔를 이용하여 파형 튜브 및 O-링/O-링들은 실질적으로 국부적으로 고정된다.
본 발명의 다른 특징, 적용 가능성 및 이점은 도면에 도시된 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 도출된다. 설명되거나 도시된 모든 특징들은 독자적으로 또는 임의의 조합으로, 특허청구범위 또는 그 참조에서의 요약과 무관하게, 그리고 상세한 설명이나 도면에서의 표현 또는 묘사와 무관하게 본 발명의 주제를 형성한다.
도 1은 제1 실시예에 따른, 스위치기어 유닛의 하우징 벽 내에 삽입된 파형 튜브를 포함하는 전기적 스위치기어 유닛의 일부분의 개략적 단면도를 도시한다.
도 2는 이에 상응하는 제2 실시예를 도시한다.
전기적 스위치기어 유닛, 예컨대 고전압 스위치기어 유닛은 수 개의 회로 차단기 극 또는 단로기 극 또는 유사체를 포함할 수 있다. 이러한 스위치 장치 극에는 크랭크케이스가 부속하고, 크랭크케이스 내에는 각각의 스위치 장치 극의 구동 기계장치가 부속한다. 예컨대 절연 가스에 작용하는 압력을 모니터링하기 위해 관 연결부가 제공되고, 관 연결부는 스위치 장치 극에 또는 크랭크케이스에 연결된다. 스위치 장치 극, 크랭크케이스 및 관 연결부는 절연 가스로 충진된다. 이와 같은 전기적 스위치기어 유닛에 대한 더 상세한 설명을 위해 예시적으로 DE 10 2007 016 720 A1을 참조한다.
명시적으로, 전기적 스위치기어 유닛은 모든 여타의 금속 봉지된 스위치기어 유닛 또는 스위치야드(switchyard)를 가리킬 수 있음을 밝혀둔다.
도 1에는 전기적 스위치기어 유닛(10)의 하우징 벽(11)이 도시되어 있다. 하우징 벽(11)은 예컨대 전기적 스위치기어 유닛(10)의 스위치 장치 극의 크랭크케이스의 구성요소일 수 있다.
명시적으로, 한편 하우징 벽(11)이 전기적 스위치기어 유닛(10)의 임의의 다른 하우징 또는 하우징 부분 또는 다른 부품의 구성요소일 수 있음을 밝혀둔다. 예컨대 하우징은 금속 봉지된 스위치기어 유닛의 복수의 가스 공간들 중 하나를 가리킬 수 있다.
하우징 벽(11) 또는 부속한 하우징은 바람직하게는 금속 소재이다.
또한 도 1에는 파형 튜브(12)가 도시되어 있고, 파형 튜브는 예컨대 전기적 스위치기어 유닛(10)의, 절연가스로 충진된 관 연결부의 구성 요소일 수 있다. 파형 튜브(12)는 플렉서블하게 형성되고, 예컨대 내식성 금속-합금물로 구성될 수 있다.
하우징 벽(11) 내에 원통형 보어(14)가 제공된다. 보어(14)는 하우징 벽(11)의 표면(11')에 대해 대략적으로 수직으로 정렬된다. 일 영역(15) 내에서 보어(14)의 직경은 파형 튜브(12)의 외부 직경보다 적어도 같거나 근소한 정도로 더 크다. 보어(14)의 연장부에서 함입부(16)가 제공되고, 함입부에서 직경이 달라진다. 이러한 방식으로, 확대된 직경을 갖는 보어(14)의 영역(17)이 생성된다. 이 영역(17)은 하우징 벽(11)의 표면(11')에 인접하여 배치된다.
파형 튜브(12)는 원통형으로 형성되고, 파봉부(wave crest)에서 이미 언급한 외부 직경을 가진다. 파곡부에서 파형 튜브(12)의 직경은 상기 외부 직경보다 더 작다.
파형 튜브(12)는 보어(14) 내에 삽입되고, 더욱이 전체의 확장된 영역(17)을 지나 보어(14)의 영역(15) 내에 이르기까지 삽입된다. 보어(14)의 영역(15) 내에서 파형 튜브(12)는 파봉부에서 실질적으로 보어(14)의 내면에 접하는 반면, 확대된 영역(17)내에서 파형 튜브(12)의 파봉부와 보어(14)의 내면 사이에 고리형 갭(18)이 존재한다.
고리형 갭(18) 내에서, 그리고 더욱이 함입부(16)에 약간 인접하여 O-링(20)이 배치된다. O-링(20)은 바람직하게는 탄성 물질로 구성되고, 예컨대 엘라스토머 또는 고무로 구성된다. O-링(20)은 파곡부의 영역 내에서 파형 튜브(12) 위에 꽂힌다.
파형 튜브(12)의 치수, 특히 파형 튜브의 외부 직경, 보어(14)의 영역(17)의 직경 및 O-링(20)의 치수는 서로 맞춰지되, 한편으로 O-링(20)과 보어(14) 사이에서 그리고 다른 한편으로 O-링(20)과 파형 튜브(12) 사이에서 기밀적 결합이 발생하도록 맞춰진다. 이는, O-링(20)이 보어(14)와 파형 튜브(12) 사이의 기밀적 밀봉을 형성한다는 것을 의미한다.
고리형 갭(18) 내에서, 그리고 더욱이 O-링(20)과 하우징 벽(11)의 표면(11') 사이에 부싱(21)이 배치된다. 부싱(21)은 예컨대 플라스틱으로 또는 엘라스토머로, 예컨대 고무로 또는 금속으로 구성될 수 있다. 부싱(21)의 축방향 길이는, 고리형 갭(18)이 축방향에서 적어도 가급적 또는 실질적으로 완전히 부싱(21)에 의해 채워지도록 제공된다.
하우징 벽(11)의 표면(11')에 적어도 하나의 잠금 와셔(23)가 배치된다. 잠금 와셔(23)는 예컨대 반 고리의 형태를 가질 수 있다. 적어도 부분적으로, 잠금 와셔(23)는 파형 튜브(12)의 파곡부 내에 물려 들어간다. 이 위치에서 잠금 와셔(23)는 나사(24)를 이용하여 하우징 벽(11)과 단단히 결합된다.
하우징 벽(11)의 표면(11')에 인접하여 배치된 보어(14)의 영역(17)은 진입 경사면을 포함할 수 있다. 이는, 영역(17)의 직경이 표면(11')으로 가는 방향에서 근소하게 확대된다는 것을 의미한다. 진입 경사면은 파형 튜브(12)가 그 위에 꽂힌 O-링(20)을 이용하여 보어(14) 내에 진입하는 것을 용이하게 하고, 이로써 조립 공정을 간단하게 한다.
이미 언급된 바와 같이, O-링(20)을 통해 보어(14)와 파형 튜브(12) 사이의 기밀적 결합이 제공된다. 부싱(21) 및 잠금 와셔(23)를 이용하여, O-링(20)이 고리형 갭(18) 내에서 실질적으로 국부적으로 고정되는 것이 달성된다. 특히 O-링(20)은 고리형 갭(18) 내에서 하우징 벽(11)의 표면(11')을 향한 방향으로 움직일 수 없다. 또한, 부싱(21)은 고리형 갭(18) 안으로의 오염물 침투를 방지하고, 경우에 따라서 물이 들어오는 것을 방지한다. 파곡부 내에 물려 들어간 잠금 와셔(23)를 이용하여, 파형 튜브(12)가 보어(14) 내에서 실질적으로 고정되는 것이 달성된다. 특히, 파형 튜브(12)는 보어(14)로부터 나와 이동할 수 없다.
도 2는 도 1에 거의 상응한다. 그러므로 도 2에서 동일한 종류의 부품 또는 특징은 도 1과 동일한 참조번호로 표시된다. 이러한 부품 및 특징의 설명과 관련하여 도 1에 대한 앞의 설명이 전체 범위에서 참조된다.
도 1에서와 같이, 도 2에서도 O-링(20)은 파형 튜브(12)와 보어(14) 사이의 기밀적 결합을 제공하기 위한 것이다. 그러나, 도 1과 다르게, 도 1의 부싱(21)은 도 2에서 다른 방식으로 형성된다.
도 2에서 부싱(31)은 고리형 갭(18) 내에 배치되고, 부싱은 고리형 갭(18)을 축방향에서 완전히 채우지 않는다. 그 대신, 부싱(31)의 축방향 길이는, 하우징 벽(11)의 표면(11')에 인접하여 파형 튜브(12)의 파곡부가 아직 "자유롭게" 남아있도록 제공된다. 이러한 파곡부 위에서 제2 O-링(32)이 파형 튜브(12) 위에 꽂힌다. 제2 O-링(32)은 고리형 갭(18) 내에 배치되고, 더욱이 하우징 벽(11)의 표면(11') 에 인접하여 배치된다.
제1 O-링(20) 및 제2 O-링(32)은 종 방향에서 서로 간격을 가지고, 이 간격은 실질적으로 부싱(31)의 축방향 길이에 상응한다.
제1 O-링(20)과 유사하게, 제2 O-링(32)에서 파형 튜브(12)의 치수, 경우에 따라서 존재하는 진입 경사면을 포함하여 보어(14)의 영역(17)의 직경, 그리고 O-링(32)의 치수는 서로 맞춰지되, 한편으로 O-링(32)과 보어(14)사이에서 다른 한편으로 O-링(32)과 파형 튜브(12) 사이에 적어도 물- 및 오염물을 방지하는 결합이 생성되도록 맞춰진다.
경우에 따라서, 제2 O-링(32)은, 기밀적 결합이 발생하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 O-링(20)은 경우에 따라서 생략할 수 있다.
언급한 바와 같이, 두 O-링들(20, 32)에 의하여 - 개별적으로 또는 다함께- 보어(14)와 파형 튜브(12) 사이의 기밀적 결합이 제공된다. 부싱(31), 제2 O-링(32) 및 잠금 와셔(23)를 이용하여, 제1 O-링(20)이 고리형 갭(18) 내에서 실질적으로 국부적으로 고정되는 것이 달성된다. 특히, 제1 O-링(20)은 고리형 갭(18) 내에서 하우징 벽(11)의 표면(11')을 향한 방향으로 움직일 수 없다. 제2 O-링(32)을 이용하여, 고리형 갭(18) 내에 물과 오염물이 침투하는 것이 방지된다. 제2 O-링(32)은 부싱(31) 및 잠금 와셔(23)에 의하여 실질적으로 국부적으로 고정된다. 파곡부 내에 물려 들어간 잠금 와셔(23)를 이용하여, 파형 튜브(12)가 보어(14) 내에서 실질적으로 고정되는 것이 달성된다.
앞에서 도 1 및 도 2에 의거하여 설명되는, 하우징 벽(11)의 보어(14) 내에서 파형 튜브(12)의 연결을 위한 실시예는 어떠한 방식으로도 납땜 또는 용접되어야 할 피팅 또는 그 유사체를 필요로 하지 않는다. 파형 튜브(12)의 길이는 각각 임의의 방식으로 선택되고, 파형 튜브(12)는 적절하게 절삭될 수 있다. 이때 생성되는 파형 튜브(12)의 고리형 절삭면은 밀봉면을 형성하지 않으므로 가공될 필요가 없다. 특별한 특수 공구 또는 그 유사체는 불필요하다. 그 대신, 파형 튜브의 파곡부가 밀봉면으로서 사용된다. 이는 매우 간단하고 비용 효과적인 조립을 가능하게 하고, 이때 O-링/O-링들이 적절하게 치수 결정됨으로써 원하는 밀봉성이 간단하고 비용 효과적인 방식으로 달성될 수 있다.
하우징 벽(11)의 보어(14) 내에서 파형 튜브(12)의 연결을 위한 설명된 실시예들은 반드시 기밀적으로(gas-tight) 형성될 필요는 없음을 밝혀둔다. 그 대신, 설명된 연결 가능성은 절연 가스가 제공되지 않는 적용예 또는 어떠한 이유로든 기밀적 결합이 필요하지 않은 적용예에서 동일한 방식으로 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 보어(14)가 포함된 하우징 벽(11)을 구비한 하우징을 포함하고, 보어(14)와 결합된 파형 튜브(12)를 포함하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30)에 있어서,
    상기 파형 튜브(12)는 상기 보어(14) 내에 삽입되고, 상기 파형 튜브(12)와 상기 보어(14) 사이에 고리형 갭(18)이 제공되고, 그리고 상기 고리형 갭(18) 내에 O-링(20, 32)이 배치되며, 상기 O-링은 상기 파형 튜브(12) 위에 꽂히는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파형 튜브(12), 상기 보어(14) 및 상기 O-링(20, 32)의 치수는 서로 맞춰지되, 상기 보어(14)와 상기 파형 튜브(12) 사이에서 기밀적 결합이 생성되도록 맞춰지는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 O-링(20, 32)은 상기 파형 튜브(12)의 파곡부 위에 꽂히는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고리형 갭(18) 내에 부싱(21, 31)이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부싱(21)의 축방향 길이는, 상기 고리형 갭(18)이 축방향에서 상기 부싱(21)에 의해 채워지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 O-링들(20, 32)은 상기 고리형 갭(18) 내에 제공되고, 상기 O-링들은 종 방향에서 서로 간격을 가지며, 상기 부싱(31)은 상기 O-링들(20, 32) 사이에 제공되며, 상기 부싱(31)의 축방향 길이는 실질적으로 상기 O-링들(20, 32)의 간격에 상응하는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    잠금 와셔(23)가 제공되고, 상기 잠금 와셔는 상기 파형 튜브(12)의 파곡부 내에 물려 들어가고, 상기 잠금 와셔는 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파형 튜브(12)는 플렉서블하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 O-링들(20, 32)은 탄성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징은 스위치 장치 극의 크랭크케이스를 가리키는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기적 스위치 기어 유닛은 고전압 스위치기어 유닛인 전기적 스위치 기어 유닛(10, 30).
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 파형 튜브(12)는 내식성 금속-합금물로 구성되는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 O-링들(20, 32)은 엘라스토머 또는 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치기어 유닛(10, 30).
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