KR102058984B1 - 압력 제어식 전기 릴레이 장치 - Google Patents

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Abstract

전기 릴레이 장치(100)는 하우징(106), 와이어 코일(110), 액추에이터 조립체(122), 및 쉘(200)을 포함한다. 하우징은 폐쇄 단부(170)와 개방 단부(172) 사이에서 연장되고 챔버(174)를 형성한다. 와이어 코일과 액추에이터 조립체는 챔버 내에 있다. 액추에이터 조립체는, 와이어 코일을 통과하는 전류에 의해 유도되는 자기장의 존재 또는 부재에 기초하여, 가동 컨택트(124)가 적어도 하나의 고정 컨택트로부터 이격되는 제1 위치와, 가동 컨택트가 적어도 하나의 고정 컨택트와 맞물리는 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 쉘은 하우징의 개방 단부를 밀봉하여 챔버를 밀봉한다. 쉘은 챔버와 유통하는 압력 완화 밸브(204)를 갖는다. 압력 완화 밸브는 챔버 내의 압력을 감소시키기 위하여 임계 설정 압력을 초과하는 챔버 내의 압력에 응답하여 개방하도록 구성된다.

Description

압력 제어식 전기 릴레이 장치
본 발명은 일반적으로 전기 릴레이 장치들에 관한 것이다.
전기 릴레이 장치들은 일반적으로 전기 구성 요소들 사이의 회로를 통해 흐르는 전류, 예를 들어 전원으로부터 해당 전원에서 전력을 수신하는 하나 이상의 전기 구성 요소들로 흐르는 전류의 존재 또는 부재를 제어하는데 이용되는 전기적으로 동작하는 스위치이다. 예를 들어, 전원은 하나 이상의 배터리들일 수 있다. 일부 전기 릴레이들은 전자석을 이용하여 스위치를 기계적으로 작동시킨다. 전자석은 하나 이상의 고정 컨택트들에 대해 가동 전기 컨택트를 물리적으로 병진 이동시키도록 구성된다. 가동 전기 컨택트가 하나 이상의 고정 컨택트들과 맞물릴 때, 가동 전기 컨택트는 회로를 형성하거나 폐쇄시킬 수 있다(이는 전류가 회로를 통해 흐르는 것을 허용한다.). 가동 전기 컨택트를 고정 컨택트(들)로부터 멀어지게 이동시키면 회로가 차단되거나 개방된다(이는 회로를 통과하는 전류의 흐름을 중단시킨다.).
적어도 일부의 전기 릴레이 장치들은 전자석에 적어도 인접하게 배치되는 강자성 요소를 포함하여 유도 자기장이 강자성 요소 상에 전자석에 대해 강자성 요소를 병진 이동시키는 자기력을 인가하도록 한다. 강자성 요소는 강자성 요소로부터 가동 전기 컨택트까지 연장되는 샤프트에 결합된다. 샤프트는 강자성 요소 및 가동 전기 컨택트 모두에 연결된다. 따라서, 유도 전기장에 의한 강자성 요소의 이동은 샤프트 및 가동 전기 컨택트를 하나 이상의 고정 접촉부를 향하여 그리고 고정 접촉부로부터 멀어지는 방향으로 이동시키며, 상술한 바와 같이 회로를 형성하고 차단한다.
공지된 전기 릴레이 장치들은 몇 가지 단점들을 갖는다. 예를 들어, 일부 전기 릴레이 장치들은 외부 환경으로부터 밀봉되어 먼지, 습기, 및 기타 오염 물질들로부터 릴레이 장치의 구성 요소들을 보호한다. 그러나 공지된 밀봉 전기 릴레이 장치들은 릴레이 장치의 밀봉된 영역 내의 온도 및/또는 압력의 증가로 인한 손상 및/또는 파괴의 위험을 갖는다. 이러한 온도 및/또는 압력의 증가는 너무 많은 전기 에너지(예를 들어, 전류 및/또는 전압)가 릴레이 장치에 공급되는 결함의 결과로서 발생할 수 있다. 예를 들어, 전기 릴레이 장치는 420 볼트(V) 및 135 암페어(A)를 처리하기 위한 정격일 수 있지만, 업스트림 저항에 결함이 있고 전류의 제한에 실패하는 결함 때문에, 예를 들어, 릴레이 장치는 너무 많은 전기 에너지, 예를 들어 420V 및 400A를 수신할 수 있다. 높은 전류는 밀봉된 릴레이 장치 내의 기체를 가열하여 기체 팽창에 의한 압력의 증가를 야기한다. 압력이 릴레이 장치의 구조적 한계들을 초과하면, 릴레이 장치는 팽창하고 변형될 수 있다. 결국, 릴레이 장치는 파열하거나 폭발하여 릴레이 장치를 파괴하고 릴레이 장치의 즉시 작동 불능 상태를 야기할 수 있다.
밀봉 영역 내의 압력을 더욱 잘 제어하여 전기 릴레이 장치가 결함으로 인해 파열되는 것을 방지하고, 그에 따라 전기 릴레이 장치가 결함을 경험한 이후에 적어도 부분적으로 기능할 수 있게 하는 전기 릴레이 장치에 대한 필요성이 남아 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 전기 릴레이 장치는 하우징, 와이어 코일, 액추에이터 조립체, 및 쉘을 포함한다. 하우징은 폐쇄 단부와 개방 단부 사이에서 연장된다. 하우징은 챔버를 형성한다. 와이어 코일은 하우징의 챔버 내에 있다. 와이어 코일은 릴레이 전원에 전기적으로 연결된다. 액추에이터 조립체는 하우징의 챔버 내에 있다. 액추에이터 조립체는 와이어 코일을 통과하는 전류에 의해 유도되는 자기장의 존재 또는 부재에 기초하여 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 액추에이터 조립체는 액추에이터 조립체가 제1 위치에 있을 때 챔버 내의 적어도 하나의 고정 컨택트로부터 이격되고 액추에이터 조립체가 제2 위치에 있을 때 적어도 하나의 고정 컨택트와 맞물려 폐쇄 회로 경로를 제공하는 가동 컨택트를 포함한다. 쉘은 개방 단부에서 하우징에 결합된다. 쉘은 하우징의 개방 단부를 밀봉하여 챔버를 밀봉한다. 쉘은 챔버와 유통하는 압력 완화 밸브를 갖는다. 압력 완화 밸브는 챔버 내의 압력을 감소시키기 위하여 임계 설정 압력을 초과하는 챔버 내의 압력에 응답하여 개방하도록 구성된다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따라 형성된 전기 릴레이 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 액추에이터 조립체가 제2 위치에 있는 도 1의 전기 릴레이 장치의 정면 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전기 릴레이 장치의 쉘의 상부 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전기 릴레이 장치의 쉘의 하부 사시도이다.
도 1은 일 실시 예에 따라 형성된 전기 릴레이 장치(100)의 정면 단면도이다. 전기 릴레이 장치(100)는 전기적으로 동작하는 스위치이다. 예를 들어, 전기 릴레이 장치(100)는 회로를 통해 흐르는 전류의 존재 또는 부재를 제어하기 위해 이용된다. 전기 릴레이 장치(100)는 회로를 폐쇄(또는 형성)하여 전류가 회로를 통해 흐르는 것을 허용할 수 있고, 전기 릴레이 장치(100)는 회로를 개방(또는 차단)하여 회로를 통과하는 전류의 흐름을 중단시킬 수 있다. 전기 릴레이 장치(100)는 회로를 선택적으로 폐쇄하고 개방하도록 동작한다. 선택적으로, 회로는 시스템 내의 적어도 2개의 전기 구성 요소들 사이에 전도성 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 전기 구성 요소들은 시스템 내의 시스템 전원(102) 및 전기 부하(104)일 수 있다. 시스템은 차량, 예를 들어 열차, 자동차, 오프로드 차량 등일 수 있다. 전기 릴레이 장치(100)가 회로를 폐쇄하면, 시스템 전원(102)으로부터의 전류가 전기 부하(104)로 흘러 전기 부하(104)에 전력을 공급한다. 시스템 전원(102)은 예를 들어 하나 이상의 배터리들일 수 있다. 전기 부하(104)는 하나 이상의 조명 시스템들, 모터들, 가열 및/또는 냉각 시스템들 등일 수 있다. 일 실시 예에서 전기 릴레이 장치(100)는 차량 내에 설치되어 배터리(또는 일련의 배터리들)로부터 차량의 전기 구성 요소들(예를 들어, 헤드라이트들, 실내 조명들, 라디오, 내비게이션 디스플레이 등)로의 전류의 흐름을 제어하여 전기 구성 요소들에 전원을 공급할 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 회로는 전원(102)을 재충전하기 위해 전기 에너지가 전기 부하(104)로부터 전원(102)으로 흐르도록 하는 전도성 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 회생 제동 동안, 에너지는 전기 전류로 변환되고 전류는 브레이크들로부터 전기 릴레이 장치(100)를 통해 차량의 배터리(또는 배터리들)로 전달될 수 있다.
전기 릴레이 장치(100)는 하우징(106) 및 하우징(106) 내에 적어도 부분적으로 다양한 구성 요소들을 포함한다. 하우징(106)은 폐쇄 단부(170)와 개방 단부(172) 사이에서 연장된다. 하우징(106)은 내부에 릴레이 장치(100)의 다양한 구성 요소들을 수용하는 챔버(174)를 형성한다. 개방 단부(172)는 챔버(174)에 개구(176)를 형성하고, 개구(176)는 챔버(174)에 대한 유일한 접근 위치일 수 있다. 예를 들어, 하우징(106)은 개방 단부(172)에서 개방되고 폐쇄 단부(170)에서 폐쇄된 캔 형태의 용기일 수 있다. 하우징(106)은 폐쇄 단부(170)와 개방 단부(172) 사이에서 연장되는 원통형을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 하우징(106)은 원통형 이외의 형태, 예를 들어 폐쇄 단부(170)와 개방 단부(172) 사이에서 연장되는 다수의 선형 표면들을 갖는 프리즘 형태를 가질 수 있다.
도시된 실시 예에서, 하우징(106)은 외부 하우징(178) 내에 배치되어 하우징 조립체(180)를 형성하는 내부 하우징이다. 하우징(106)은 본 명세서에서 내부 하우징(106)으로 지칭된다. 그러나 다른 실시 예들에서, 하우징(106)은 단지 하우징 부재일 수 있고, 그에 따라 하우징(106)은 다른 하우징 부재 내에 배치되지 않을 수 있다. 외부 하우징(178)은 또한 폐쇄 단부(182) 및 개방 단부(184)를 포함하고 내부에 공동(186)을 형성한다. 내부 하우징(106)은 개방 단부(184)를 통해 공동(186) 내로 로드되도록 구성된다. 내부 하우징(106)의 폐쇄 단부(170)는 공동(186) 내에 완전히 로드될 때, 외부 하우징(178)의 폐쇄 단부(182)와 맞물릴 수 있다. 공동(186)은 하우징 조립체(180)의 길이를 따라 외부 하우징(178)의 내부 표면(190)과 내부 하우징(106)의 외부 표면(192) 사이에 비교적 타이트한 간격을 갖도록 하는 크기로 설정되어, 외부 하우징(178)에 대한 내부 하우징(106)의 이동을 제한할 수 있다. 선택적으로, 내부 하우징(106)은 억지 끼워맞춤됨으로써 및/또는 접착제 또는 다른 충전재를 이용하여 내부 하우징(106)과 외부 하우징(178) 사이의 갭들을 채움으로써 외부 하우징(178)에 대해 제자리에 유지될 수 있다.
릴레이 장치(100)는 내부 하우징(106)의 챔버(174) 내에 적어도 부분적으로 유지되는 적어도 하나의 고정 컨택트(108)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 릴레이 장치(100)는 2개의 고정 컨택트들(108)을 포함하고, 고정 컨택트들(108)은 서로 이격되어 전류가, 예를 들어 아크(arc)에 의해, 2개의 고정 컨택트들(108) 사이에서 직접 흐르는 것을 방지한다. 각각의 고정 컨택트(108)는 전기 릴레이 장치(100)로부터 멀리 떨어진 전기 구성 요소, 예를 들어 시스템 전원(102) 및 전기 부하(104)에 전기적으로 연결되도록 구성된다.
릴레이 장치(100)는 하우징(106) 내에 와이어 코일(110)을 더 포함한다. 와이어 코일(110)은 릴레이 전원(112)에 전기적으로 연결되고, 릴레이 전원(112)은 자기장을 유도하기 위해 와이어 코일(110)에 전기 에너지를 제공한다. 예를 들어, 릴레이 전원(112)은 전도성 전류 경로를 제공하는 전기 컨덕터들(194), 예를 들어 케이블들 또는 와이어들을 통해 와이어 코일(110)에 전기적으로 연결된다. 릴레이 전원(112)은 와이어 코일(110)을 통과하는 전류에 의해 유도되는 자기장을 선택적으로 제어하도록 동작된다. 일 실시 예에서, 와이어 코일(110)은 내부 하우징(106) 내의 고정 컨택트들(108)로부터 이격된다. 예를 들어, 도시된 실시 예에서 와이어 코일(110)은 챔버(174)의 전자기 영역(116) 내에서 내부 하우징(106)의 폐쇄 단부(170)에 인접하게 배치된다. 반면, 고정 컨택트들(108)은 챔버(174)의 전기 회로 영역(120) 내에서 내부 하우징(106)의 개방 단부(172)에 인접하게 배치된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "상측", "하측", "전방", "후방", "좌측", 및 "우측"과 같은 상대적 또는 공간적 용어들은 단지 참조된 요소들을 구별하기 위해 사용되며 전기 릴레이 장치(100) 또는 전기 릴레이 장치(100)의 주변 환경에서 특정 위치들 또는 방향들을 반드시 요구하지 않는다.
전기 릴레이 장치(100)는 내부 하우징(106)의 챔버(174) 내에 액추에이터 조립체(122)를 더 포함한다. 액추에이터 조립체(122)의 부분은 와이어 코일(110) 내에 또는 적어도 인접하게 배치된다. 액추에이터 조립체(122)는 와이어 코일(110)을 통과하는 전류에 의해 유도되는 자기장의 존재 또는 부재에 기초하여 제1 위치와 제2 위치 사이에서 작동 축(128)을 따라 이동하도록 구성된다. 액추에이터 조립체(122)는 예를 들어 내부 하우징(106)의 개방 단부(172)를 향하여 또는 개방 단부(172)로부터 멀어지는 방향으로 병진 이동함으로써 작동 축(128)을 따라 이동한다. 액추에이터 조립체(122)는 캐리어 보조 조립체(126)에 결합되는 가동 컨택트(124)를 포함한다. 가동 컨택트(124)는 캐리어 보조 조립체(126)에 결합되어 가동 컨택트(124)가 작동 축(128)을 따라 캐리어 보조 조립체(126)와 함께 이동하게 한다. 가동 컨택트(124)는 챔버(174)의 전기 회로 영역(120) 내에 위치하고, 캐리어 보조 조립체(126)의 일부는 전자기 영역(116) 내에 위치한다. 액추에이터 조립체(122)는 전자기 영역(116)에서 캐리어 보조 조립체(126)에 작용하는 자력의 존재 및/또는 부재에 의해 이동된다. 예를 들어, 릴레이 전원(112)이 와이어 코일(110)에 전류를 인가할 때, 와이어 코일(110)을 통과하는 전류는 캐리어 보조 조립체(126)에 작용하는 자기장을 유도하여 캐리어 보조 조립체(126) 및 그에 결합된 가동 컨택트(124)가 작동 축(128)을 따라 이동하게 한다. 릴레이 전원(112)으로부터의 전류가 중단되면, 와이어 코일(110)은 캐리어 보조 조립체(126)에 작용하는 자기장을 더 이상 유도하지 않고, 액추에이터 조립체(122)는 시작 위치로 복귀한다. 액추에이터 조립체(122)는 바이어싱 힘, 예를 들어 중력 또는 스프링력에 의해 시작 위치로 복귀한다.
도 1은 제1 위치에 있는 액추에이터 조립체(122)를 도시한다. 액추에이터 조립체(122)가 제1 위치에 있을 때, 가동 컨택트(124)는 고정 컨택트들(108)로부터 이격되어, 가동 컨택트(124)가 고정 컨택트들(108) 중 어느 하나와 직접적으로 맞물리거나 전도적으로 연결되지 않게 한다. 가동 컨택트(124)는 작동 축(128)을 따라 연장되는 갭(130)에 의해 고정 컨택트들(108)로부터 분리된다. 액추에이터 조립체(122)의 제1 위치는 본 명세서에서 개방 회로 위치로 지칭될 수 있다.
도 2는 액추에이터 조립체(122)가 제2 위치에 있는 전기 릴레이 장치(100)의 정면 단면도이다. 액추에이터 조립체(122)가 제2 위치에 있을 때, 가동 컨택트(124)는 고정 컨택트들(108)과 맞물려 가동 컨택트(124)가 고정 컨택트들(108) 모두와 전도적으로 결합하게 한다. 가동 컨택트(124)와 고정 컨택트들(108) 사이에 갭은 없다. 액추에이터 조립체(122)의 제2 위치는 본 명세서에서 폐쇄 회로 위치로 지칭될 수 있다. 가동 컨택트(124)는, 폐쇄 회로 위치에 있을 때, 2개의 고정 컨택트들(108) 사이에 폐쇄 회로 경로를 제공한다. 예를 들어, 전기 전류는 하나의 고정 컨택트(108)로부터, 고정 컨택트들(108) 사이의 거리를 연결하는 가동 컨택트(124)를 가로질러 다른 고정 컨택트(108)로 흐르도록 허용된다. 도시된 실시 예에서, 액추에이터 조립체(122)가 폐쇄 회로 위치에 있을 때, 시스템 전원(102)으로부터의 전기 전류는 고정 컨택트들(108)의 제1 고정 컨택트(108A)로, 가동 컨택트(124)를 가로질러, 고정 컨택트들(108)의 제2 고정 컨택트(108B)를 통해, 그리고 전기 부하(104)로 전달되어 부하(104)에 전력을 공급한다. 액추에이터 조립체(122)가 폐쇄 회로 위치로부터 개방 회로 위치를 향해 이동하는 것에 응답하여, 가동 컨택트(124)는 고정 컨택트들(108)을 결합 해제하여, 회로를 차단하고 시스템 전원(102)과 전기 부하(104) 사이의 전기 전류의 흐름을 중단시킨다. 2개의 고정 컨택트들(108)이 도 1 및 도 2에 도시되어 있지만, 다른 실시 예들에서 전기 릴레이 장치(100)는 다른 수의 고정 컨택트들(108) 및/또는 다른 배열의 고정 컨택트들(108)을 가질 수 있다는 것이 인정된다. 예를 들어, 가동 컨택트(124)는 제1 고정 컨택트에 영구적으로 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 고정 컨택트에 대해 이동하도록 구성되어, 2개의 고정 컨택트들 사이의 회로를 폐쇄 및 개방하기 위해, 제2 고정 컨택트에만 결합 및 결합 해제될 수 있다.
액추에이터 조립체(122) 및 그의 가동 컨택트(124)의 위치는, 릴레이 전원(112)에 의해 제어되고, 릴레이 전원(112)은 와이어 코일(110)로의 전류의 공급을 제어하여 자기장을 유도한다. 예를 들어, 액추에이터 조립체(122)는 릴레이 전원(112)이 와이어 코일(110)에 전기 전류를 공급하지 않는 것에 응답하여 또는 릴레이 전원(112)이 액추에이터 조립체(122)를 폐쇄 회로 위치로 이동시킬 수 있는 자기장을 유도하기에 불충분한 전압을 갖는 와이어 코일(110)에 전기 전류를 공급하는 것에 응답하여 개방 회로 위치에 있을 수 있다. 액추에이터 조립체(122)는 릴레이 전원(112)이 액추에이터 조립체(122)를 폐쇄 회로 위치로 이동시키는 자기장을 유도하기에 충분한 전압을 갖는 와이어 코일(110)에 전기 전류를 제공하는 것에 응답하여 폐쇄 회로 위치로 이동될 수 있다. 릴레이 전원(112)은 2 볼트(V)와 20V 사이의 전기 에너지를 와이어 코일(110)에 제공하여 액추에이터 조립체(122)를 개방 회로 위치로부터 폐쇄 회로 위치로 시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 릴레이 전원(112)은 12V의 전기 에너지를 제공하여 액추에이터 조립체(122)를 이동시킨다. 그에 비해, 시스템 전원(102)은 더 높은 전압, 예를 들어 120V, 220V 등에서 전기 릴레이 장치(100)를 통해 전기 에너지를 제공할 수 있다. 릴레이 전원(112)으로부터 와이어 코일(110)로의 전류의 흐름은 선택적으로 제어되어 전기 릴레이 장치(100)를 작동시킨다. 예를 들어, 릴레이 전원(112)은 인간의 조작에 의해 제어될 수 있고/있거나 하나 이상의 프로세서들 또는 다른 프로세싱 유닛들을 포함하는 자동화 제어기(도시되지 않음)에 의해 자동으로 제어될 수 있다.
캐리어 보조 조립체(126)는 플런저(132) 및 샤프트(134)를 포함한다. 샤프트(134)는 플런저(132)에 장착되거나 고정되어 샤프트(134)가 작동 축(128)을 따라 플런저(132)와 함께 병진 이동하게 한다. 플런저(132)는 상부면(138)과 하부면(140) 사이에서 연장된다. 샤프트(134)는 컨택트 단부(142)와 대향 플런저 단부(144) 사이에서 연장된다. 샤프트(134)는 플런저 단부(144)에서 또는 그에 인접하여 플런저(132)에 고정된다. 컨택트 단부(142)를 포함하는 샤프트(134)의 세그먼트는 플런저(132)의 상부면(138)으로부터 돌출된다. 샤프트(134)는 컨택트 단부(142)에서 또는 그에 인접하여 가동 컨택트(124)에 결합된다. 샤프트(134), 플런저(132), 및 액추에이터 조립체(122)의 가동 컨택트(124)는 작동 축(128)을 따라 고정 컨택트들(108)을 향하여 그리고 고정 컨택트들(108)로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성된다.
도시된 실시 예에서, 플런저(132)는 상부면(138) 및 하부면(140) 사이에서 축 방향으로 연장되는 채널(136)을 형성한다. 샤프트(134)는 채널(136) 내에 유지되어 샤프트(134)를 플런저(132)에 고정한다. 샤프트(134)는 플런저(132)의 대응하는 숄더들 및/또는 표면들과 결합하는 샤프트(134) 상의 하나 이상의 테두리들을 통해, 샤프트(134) 및/또는 플런저(132) 상의 하나 이상의 편향 가능한 래칭 특징부들을 통해, 접착제를 통해, 및/또는 개별 개입 체결구들(discrete intervening fasteners), 예를 들어 C-클립들 또는 E-클립들을 통해 강제 끼워맞춤됨으로써 채널(136) 내에 유지될 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 캐리어 보조 조립체(126)는 샤프트(134) 및 플런저(132)가 서로 일체로 형성된 일체형 단일 구성 요소로 형성될 수 있다. 예를 들어, 샤프트(134)의 플런저 단부(144)는 플런저(132)에 일체형일 수 있다.
일 실시 예에서, 가동 컨택트(124)는 챔버(174)의 전기 회로 영역(120) 내에 배치되고, 플런저(132)는 챔버(174)의 전자기 영역(116) 내에 배치되며, 샤프트(134)는 전기 회로 영역(120) 및 전자기 영역(116) 모두로 연장된다. 예를 들어, 샤프트(134)의 컨택트 단부(142)는 전기 회로 영역(120) 내에 있고, 플런저 단부(144)는 전자기 영역(116) 내에 있다. 전기 릴레이 장치(100)는 내부 하우징(106)에 대해 제자리에 고정된 챔버(174) 내부의 코어 플레이트(148)를 더 포함한다. 코어 플레이트(148)는 전기 회로 영역(120)과 전자기 영역(116)을 분리하는 칸막이 벽(156)의 적어도 일부를 형성한다. 코어 플레이트(148)는 개구(150)를 형성하여 그것을 통해 샤프트(134)를 수용한다. 샤프트(134)는 코어 플레이트(148)의 개구(150)를 통해 연장되어, 컨택트 단부(142)가 코어 플레이트(148)의 상부면(152) 위에 있고 플런저 단부(144)가 코어 플레이트(148)의 하부면(154) 아래에 있게 한다. 코어 플레이트(148)는 가동 컨택트(124)와 플런저(132) 사이에 배치된다. 일 실시 예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터 조립체(122)가 폐쇄 회로 위치에 있을 때, 플런저(132)의 상부면(138)은 코어 플레이트(148)의 하부면(154)에 결합하도록 구성된다. 예를 들어, 코어 플레이트(148)의 하부면(154)은 고정 컨택트들(108)을 향하는 액추에이터 조립체(122)의 이동을 제한하는 단단한 정지 표면을 제공하여 가동 컨택트(124) 또는 전기 릴레이 장치(100)의 다른 구성 요소들을 손상시킬 수 있는 과도한 이동을 방지할 수 있다.
플런저(132)는 와이어 코일(110)에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 플런저(132)는 와이어 코일(110)의 반경 방향으로 내부인 통로(146) 내에 배치된다. 플런저(132)는 강자성 재료로 형성된다. 예를 들어, 플런저(132)는 철, 니켈, 코발트, 및/또는 철, 니켈, 및 코발트 중 하나 이상을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 플런저(132)는 플런저(132)가 와이어 코일(110)에 의한 유도 자기장의 존재 시 병진 이동하게 하는 자기적 특성들을 갖는다. 일 실시 예에서, 샤프트(134)는 플런저(132)의 강자성 재료와 상이한 금속 재료로 형성된다. 예를 들어, 플런저(132)의 강자성 재료는 샤프트(134)의 금속 재료보다 큰 투자율(magnetic permeability)을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 투자율은 인가된 자기장에 응답하여 재료가 획득하는 자화의 정도를 지칭한다. 샤프트(134)의 금속 재료는 선택적으로 알루미늄, 티타늄, 아연 등, 또는 합금, 예를 들어 스테인리스 스틸 또는 황동일 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 플런저(132) 및 샤프트(134)는 모두 공통 금속 재료로 적어도 부분적으로 형성된다. 예를 들어, 공통 금속 재료는 강자성 재료, 예를 들어 철, 니켈, 코발트, 및/또는 이들의 합금이고, 그에 따라 샤프트(134) 및 플런저(132) 모두 강자성 재료로 형성될 수 있다. 샤프트(134)는 제2 금속 재료로 예를 들어 도금, 도장, 스프레이 등을 통해 연속적으로 코팅될 수 있고, 제2 금속 재료는 샤프트(134) 및 플런저(132)를 형성하기 위해 이용되는 강자성 재료에 비해 감소된 투자율을 갖는다. 제2 금속 재료는 플런저(132)의 투자율에 영향을 미치지 않고 샤프트(134)의 투자율을 감소시킬 수 있다. 다른 실시 예에서, 플런저(132) 및 샤프트(134)를 형성하기 위해 이용되는 공통 금속 재료는 강자성 재료가 아니거나 또는 상대적으로 낮은 투자율(적어도 순수한 철에 비해)을 갖는 강자성 재료, 예를 들어 스테인리스 스틸이다. 성형 공정 후에, 플런저(132)는 제2 강자성 재료로, 예를 들어 도금, 도장, 스프레이 등을 통해 코팅될 수 있고, 제2 강자성 재료는 샤프트(134) 및 플런저(132)를 형성하기 위해 이용되는 제1 강자성 재료보다 큰 투자율을 갖는다. 제2 강자성 재료는 샤프트(134)의 투자율에 영향을 미치지 않고 플런저(132)의 투자율을 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 샤프트(134)는 컨택트 단부(142)에서 또는 그에 인접하게 가동 컨택트(124)에 결합되어 샤프트(134)의 병진 이동이 작동 축(128)을 따라 가동 컨택트(124)에 유사한 이동을 야기하게 한다. 도시된 실시 예에서, 샤프트(134)의 컨택트 단부(142)는 적어도 2개의 편향 가능한 프롱들(prongs; 162)에 의해 형성된다. 프롱들(162)은 가동 컨택트(124) 내의 구멍(aperture; 164)을 통해 연장되도록 구성된다. 프롱들(162)은 가동 컨택트(124)와 맞물려 가동 컨택트(124)를 샤프트(134) 상에 고정한다. 하나 이상의 대안적인 실시 예에서, 샤프트(134)는 다른 수단들에 의해, 예를 들어 클립 또는 다른 개별 개입 체결구를 이용하여 가동 컨택트(124)에 고정될 수 있다. 가동 컨택트(124)는 전도성 제1 금속 재료, 예를 들어 구리 및/또는 은으로 형성된다. 일 실시 예에서 가동 컨택트(124)는 선택적으로 은 도금된 고체 구리일 수 있다. 샤프트(134)는 (상술한 바와 같이) 상이한, 제2 금속 재료, 예를 들어 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 가동 컨택트(124)의 제1 금속 재료는 샤프트(134)의 제2 금속 재료보다 큰 전기 전도성을 갖는다. 따라서, 가동 컨택트(124)는 샤프트(134)보다 더 쉽게 또는 더 많은 양의 전기를 전도한다. 바꿔 말하면, 전류는 샤프트(134)를 따라서보다 가동 컨택트(124)를 따라 더 적은 저항으로 흐른다. 결과적으로, 액추에이터 조립체(122)가 도 2에 도시된 바와 같이 폐쇄 회로 위치에 있고 가동 컨택트(124)가 고정 컨택트들(108)과 맞물릴 때, 대다수의 전기 에너지는 고정 컨택트들(108) 사이에서 가동 컨택트(124)를 따라 전파되고 비실질적인 양의 전기 에너지는, 어떠한 경우에든, 샤프트(134)를 따라 전파된다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전기 릴레이 장치(100)는 밀봉된다. 전기 릴레이 장치(100)는 쉘(200)을 포함한다. 쉘(200)은 개방 단부(172)에서 내부 하우징(106)에 결합된다. 쉘(200)은 챔버(174)의 개구(176)를 밀봉하도록 구성되어 챔버(174), 및 그 내부의 구성 요소들을, 외부 환경으로부터 격리시킬 수 있다. 예를 들어, 쉘(200)은 챔버(174) 내외로의 기체들, 액체들, 및 고체들의 전달에 대해 불투과성인 기밀식 밀봉을 제공할 수 있다. 밀봉된 챔버(174)는 먼지, 부스러기, 습기, 및 다른 오염 물질들이 챔버(174)로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 오염 물질들은 전기 릴레이 장치(100)의 기능을 적어도 지연시키거나 방해할 수 있고 잠재적으로 구성 요소들, 예를 들어 가동 컨택트(124)를 손상시킬 수 있다. 밀봉된 챔버(174)는 또한 챔버(174) 내의 유체가 의도하지 않게 챔버(174)로부터 빠져나가는 것을 방지한다. 예를 들어, 챔버(174)는 기체 상의 질소, 산소, 수소, 아르곤, 등으로 가압될 수 있다. 선택적으로 챔버(174)는 오로지 하나의 요소만을 포함하는 유체, 예를 들어 순수한 질소로 가압되거나 또는 유체가 다수의 요소들, 예를 들어 공기를 포함하는 케이스를 포함할 수 있다. 유체는 아크 억제, 전기 절연, 등을 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 챔버(174) 내의 유체는 질소 가스이다. 챔버(174)는 기밀식 밀봉되어 유체가 챔버(174)를 탈출하는 것을 방지할 수 있다.
쉘(200)은 내부 하우징(106)의 개방 단부(172)에서 챔버(174)로 개구(176)를 막는 상부 벽(202)을 포함한다. 상부 벽(202)은 개방 단부(172)와 폐쇄 단부(170) 사이에서 연장되는 내부 하우징(106)의 종축에 대체로 수직하게 연장될 수 있다. 상부 벽(202)은 적어도 하나의 포트(206)를 형성한다. 각각의 포트(206)는 그것을 통해 대응하는 고정 컨택트(108)를 수용하도록 구성되어 고정 컨택트(108)의 일부가 챔버(174) 내에 배치되고 고정 컨택트(108)의 다른 일부가 챔버(174) 외부에 배치되도록 한다. 도시된 실시 예에서, 상부 벽(202)은 2개의 고정 컨택트들(108) 중 하나를 각각 수용하는 2개의 포트들(206)을 형성한다. 챔버(174) 내의 각각의 고정 컨택트(108)의 부분은 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터 조립체(122)가 폐쇄 회로 위치에 있을 때 가동 컨택트(124)에 의해 결합되도록 구성되는 부분이다. 챔버(174) 외부의 각각의 고정 컨택트(108)의 부분은 각각의 고정 컨택트(108)를 연관된 전기 구성 요소에 연결하기 위해 이용되는 전기 컨덕터, 예를 들어 케이블 또는 와이어에 전기적으로 종단될 수 있다. 각각의 포트(206)는 챔버(174)를 밀봉하기 위해 그것을 통해 연장되는 대응하는 고정 컨택트(108)에 밀봉된다. 일 실시 예에서, 자기장을 유도하기 위해 릴레이 전원(112)으로부터 와이어 코일(110)로 전기 에너지를 제공하는 전기 컨덕터들(194)은 또한 쉘(200)의 상부 벽(202)을 통해 전달된다. 전기 컨덕터들(194)은 상부 벽(202) 내의 각각의 오리피스들(220)(도 3에 도시됨)을 통해 연장되어 챔버(174)로 유입되고 와이어 코일(110)에 접근한다. 오리피스들(220)은 챔버(174)를 밀봉하기 위해 전기 컨덕터들(194)의 둘레에 밀봉된다.
일 실시 예에서, 상부 벽(202)은 챔버(174)와 유통되는 압력 완화 밸브(204)를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 압력 완화 밸브(204)는 챔버(174)와 "유통(flow communication)"되어 압력 완화 밸브(204)가 챔버(174)에 대해 개방되고 챔버(174) 내의 유체가 압력 완화 밸브(204)에 접근하고 결합하게 한다. 압력 완화 밸브(204)는 쉘(200)에 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 쉘(200)은 몰딩 공정을 통해 형성될 수 있고, 압력 완화 밸브(204), 또는 그의 적어도 일부는, 몰딩 공정 동안 상부 벽(202)에 형성된다. 대안적인 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 상부 벽(202)에 결합 또는 접착되고 상부 벽(202)에 밀봉된 개별 구성 요소이다. 압력 완화 밸브(204)는 챔버(174) 내의 압력을 감소시키기 위하여 임계 설정 압력을 초과하는 챔버(174) 내의 압력에 응답하여 개방하도록 구성된다. 예를 들어, 압력 완화 밸브(204)는 폐쇄 상태 및 개방 상태를 포함한다. 폐쇄 상태에서, 압력 완화 밸브(204)는 폐쇄 또는 밀봉되어, 챔버(174) 내의 어떠한 유체(예를 들어, 어떠한 기체들 또는 액체들)도 압력 완화 밸브(204)를 통해 챔버(174)를 탈출할 수 없게 하고, 챔버(174) 외부로부터의 어떠한 액체들 또는 고체들(예를 들어 파편)도 압력 완화 밸브(204)를 통해 챔버(174)로 유입할 수 없게 한다. 개방 상태에서, 압력 완화 밸브(204)는 개방되어, 챔버(174)와 챔버(174) 외부의 주변 환경 사이의 압력 차이에 적어도 부분적으로 의존하여, 챔버(174) 내부의 유체가 챔버(174)를 빠져나가고/빠져나가거나 챔버(174) 외부의 유체들 및 다른 오염 물체들이 챔버(174)로 유입되게 하는 누출 경로가 형성되게 한다. 개방 시에, 챔버(174) 내부의 유체의 적어도 일부는 압력 완화 밸브(204)를 통해 전기 릴레이 장치(100)의 외부 하우징(178)의 외부로 방출된다. 압력 완화 밸브(204)는 압력 완화 밸브(204)로부터 외부 하우징(178)의 외부로 연장되는 배관(218)을 통해 유체를 직접적으로 또는 간접적으로 외부 환경에 방출할 수 있다.
압력 완화 밸브(204)는 챔버(174)의 압력을 감소시키는 메커니즘을 제공하도록 구성되어 압력의 상승에 의해 야기되는 전기 릴레이 장치(100)의 구조적 손상을 방지한다. 예를 들어, 밀봉된 챔버(174) 내의 압력은 결함 조건에 의해 형성될 수 있고, 결함 조건은 전기 에너지가 전기 릴레이 장치(100)의 설계된 능력을 초과하는 비율 또는 크기로 고정 컨택트들(108) 중 적어도 하나에 공급되는 것이다. 결함 조건은 전기 릴레이 장치(100)의 전기 회로 업스트림을 따르는 기계적 또는 전기적 고장에 의해 야기될 수 있다. 결함 조건의 결과로서 전기 릴레이 장치(100)로의 전기 에너지는 밀봉된 챔버(174) 내의 온도 및 압력을 증가시킬 수 있다. 압력이 증가함에 따라, 압력은 전기 릴레이 장치(100)의 구조적 한계를 초과할 위험을 갖고, 전기 릴레이 장치(100)를 팽창 및 변형, 및 심지어 파열 또는 폭발시킬 수 있다. 이러한 변형 및/또는 파열은 전기 릴레이 장치(100)를 적어도 손상시키거나 파괴할 가능성이 있고, 릴레이 장치(100)가 즉시 작동 불능 되게 할 수 있다. 따라서, 전기 릴레이 장치(100)가 전기 부하(104)로의 전기 에너지 공급을 조절하기 위해 이용되면, 전기 릴레이 장치(100)의 변형 및/또는 파열은 즉시 회로를 차단하고, 전기 부하(104)로의 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 부하(104)가 동작을 위해 전기 부하(104)에 의해 이용되는 전기 에너지의 수신을 중단하기 때문에, 전기 부하(104)는 또한 적어도 일시적으로 작동 불능이 될 수 있다.
일 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 챔버(174) 내의 압력이 임계 설정 압력을 초과할 때 개방하도록 구성되어 챔버(174) 내의 압력을 감소시키고 압력 상승으로 인한 변형 및/또는 파열로부터 전기 릴레이 장치(100)에 대한 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 결함 조건에서, 챔버(174) 내의 압력은 압력이 임계 설정 압력을 초과하고 압력 완화 밸브(204)가 개방되어 챔버(174) 밖으로 유체의 일부를 방출할 때까지만 증가할 수 있다. 압력 완화 밸브(204)의 작동은 챔버(174) 내의 압력을 감소시켜, 전기 릴레이 장치(100)에 대한 손상을 방지한다. 예를 들어, 압력 완화 밸브(204)가 개방하도록 구성되는 임계 설정 압력은 전기 릴레이 장치(100)가 챔버(174) 내의 고압으로 인해 손상을 유지할 위험이 있는 파손 압력(fail pressure)보다 낮다. 파손 압력 또는 파손 압력 이상의 압력에서, 전기 릴레이 장치(100)는 팽창, 변형, 파열 및/또는 폭발할 수 있다. 압력 완화 밸브(204)는 챔버(174)의 압력이 파손 압력에 도달하기 전에 챔버(174)로부터 유체를 방출한다. 따라서, 전기 릴레이 장치(100)에 초과 전기 에너지가 공급되는 결함 조건 동안, 압력 완화 밸브(204)는 압력의 상승을 감소시키도록 개방될 수 있지만, 전기 릴레이 장치(100)는 고압으로부터의 손상을 경험할 가능성이 낮다. 결함 조건 이후에, 전기 릴레이 장치(100)는 기능 및 동작을 계속할 수 있고, 예를 들어 전기 부하(104)에 전류를 계속해서 공급할 수 있다. 압력 완화 밸브(204)가 챔버(174)에 대한 밀봉을 파괴하여(이는 챔버(174) 내로 오염 물질들을 허용할 수 있다.) 챔버(174)로부터 적어도 일부의 유체가 탈출하도록 하기 때문에, 압력 완화 밸브(204)의 작동 후에 전기 릴레이 장치(100)를 교체하거나 적어도 유지 보수를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 압력 완화 밸브(204)를 갖는 전기 릴레이 장치(100)는 챔버(174) 내의 압력을 형성하는 결함 조건 이후에도 여전히 동작할 수 있는 반면, 종래 기술에서 공지된 전기 릴레이 장치는 전기 릴레이 장치의 밀폐된 용기에서 압력 상승으로부터 유지되는 손상으로 인한 결함 조건 이후에 작동하지 않을 수 있다는 것이 인정된다.
쉘(200)은 에폭시 재료(도시되지 않음)로 쉘(200)의 상부 벽(202)의 적어도 일부를 덮음으로써 내부 하우징(106)에 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 심(seam, 208)은 쉘(200)의 상부 벽(202)과 내부 하우징(106) 사이에 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 심(208)은 개방 단부(172)에서 상부 벽(202)의 외부 가장자리(210)와 내부 하우징(106)의 내부 가장자리(212) 사이에서 연장된다. 에폭시 재료는 심(208)을 덮어 심(208)을 통과하는 임의의 누출 경로들을 채움으로써 심(208)을 밀봉한다. 에폭시 재료는 또한 포트들(206)에서 상부 벽(202)과 고정 컨택트들(108) 사이의 계면들을 덮음으로써 포트들(206)을 고정 컨택트들(108)에 밀봉할 수 있다. 또한, 에폭시 재료는 오리피스들(220)(도 3에 도시됨)에서 상부 벽(202)과 전기 컨덕터들(194) 사이의 계면들을 덮음으로써 오리피스들(220)을 전기 컨덕터들(194)에 밀봉할 수 있다. 에폭시 재료는 그것을 통한 기체들, 액체들, 및 고체들의 전파에 대해 불투과성인 성형 가능한, 열경화성 중합체일 수 있다. 일 실시 예에서, 에폭시 재료는 쉘(200)이 내부 하우징(106)에 결합된 후에 층으로써 쉘(200)의 상부 벽(202) 상에 적용된다.
외부 하우징(178)은 외부 하우징(178)의 개방 단부(184)에 커버(214)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 고정 컨택트들(108), 전기 컨덕터들(194) 및 압력 완화 밸브(204)에 부착된 배관(218)은 커버(214)를 통해 연장된다. 커버(214)는 내부 하우징(106)의 개방 단부(172)에서 쉘(200)의 상부 벽(202)으로부터 이격되어 커버(214)와 상부 벽(202) 사이에서 축 방향 갭(216)을 형성한다. 일 실시 예에서, 에폭시 재료는 갭(216)의 적어도 일부를 채우는 층으로서 쉘(200)의 상부 벽(202) 상에 적용될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 재료는 갭(216) 내부의 공간을 실질적으로 채울 수 있다. "실질적으로 채움"으로써는 외부 하우징(178)과 내부 하우징(106) 사이의 공간의 적어도 대부분이 에폭시 재료로 채워지는 것을 의미한다. 에폭시 재료는 상부 벽(202), 외부 하우징(178)의 내부 표면(190), 고정 컨택트들(108), 전기 컨덕터들(194), 및 압력 완화 밸브(204)의 외형을 따를 수 있다. 선택적으로, 에폭시 재료는 또한 커버(214)의 적어도 일부와 결합할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전기 릴레이 장치(100)(도 1에 도시됨)의 쉘(200)의 상부 사시도이다. 도 3에서 쉘(200)은 쉘(200)의 상부 벽(202) 상의 압력 완화 밸브(204)의 위치에서 도 1 및 도 2에 도시된 쉘(200)의 실시 예와 상이하다. 도 3에서, 압력 완화 밸브(204)는 그것을 통해 전기 컨덕터들(194)(도 1에 도시됨)을 수용하도록 구성된 2개의 오리피스들(220)의 측면에 배치된다. 그러나 도 1 및 도 2에서, 압력 완화 밸브(204)는 오리피스들(220)을 통해 연장되는 전기 컨덕터들(194) 사이에 위치한다. 압력 완화 밸브(204)는 전기 릴레이 장치(100)의 다른 실시 예들에서 상부 벽(202)을 따라 상이한 위치들에 위치할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 도시된 실시 예에서 압력 완화 밸브(204)의 위치보다 포트들(206)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상부 벽(202)은 또한 구멍(222)을 형성하고 구멍(222)은 그것을 통해 공급 튜브(도시되지 않음)를 수용하도록 구성된다. 공급 튜브는 챔버(174)를 밀봉하기 전에 챔버(174)(도 1에 도시됨) 내로 유체를 공급하기 위해 이용될 수 있다. 구멍(222)은 유체가 챔버(174)에 공급된 이후에, 예를 들어 에폭시 재료를 이용하여 밀봉되도록 구성됨으로써 챔버(174)를 밀봉한다. 도시된 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 상부 벽(202)으로부터 돌출되지만, 대안적인 실시 예에서 압력 완화 밸브(204)는 쉘(200)의 측벽을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 압력 완화 밸브(204)는 내부 하우징(106)의 가장자리 위에서 외부 하우징(178)의 측면을 통해 돌출될 수 있다.
일 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 튜브 형태이다. 압력 완화 밸브(204)는 중공이고 챔버(174)(도 1에 도시됨)와 유통하여, 챔버(174)로부터의 유체가 중공 압력 완화 밸브(204)에 의해 형성된 도관(도시되지 않음) 내로 적어도 부분적으로 유입되는 것을 허용할 수 있다. 압력 완화 밸브(204)는 쉘(200)과 일체로 형성될 수 있거나, 대안적으로, 상부 벽(202)의 개구 내로 로드되고 상부 벽(202)에 밀봉되는 개별 구성 요소일 수 있다. 일 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 압력 완화 밸브(204)의 말단부(distal end, 224)에 또는 적어도 인접하게 멤브레인(226)을 포함한다. 멤브레인(226)은 도관을 막는다. 압력 완화 밸브(204)가 폐쇄 상태에 있을 때, 멤브레인(226)은 손상되지 않고 챔버(174) 내의 유체가 압력 완화 밸브(204)를 통해 챔버(174)를 빠져나가는 것을 차단한다. 멤브레인(226)은 임계 설정 압력을 경험하는 것에 응답하여 파열하도록 구성될 수 있다. 멤브레인(226)의 파열은 압력 완화 밸브(104)를 개방하여 멤브레인(226)을 가로지르는 누출 경로를 제공하며, 누출 경로는 챔버(174) 내의 유체가 멤브레인(226)을 넘어 유동하고 챔버(174)를 빠져나가게 한다. 배출 유체는 압력 완화 밸브(204)로부터 주위 환경으로 직접 방출되거나 압력 완화 밸브(204)에 결합된 배관(218)(도 1에 도시됨)을 통해 전달될 수 있다. 멤브레인(226)은 압력 완화 밸브(204)의 벽들에 대해 제어된 두께 및/또는 부착을 가짐으로써, 멤브레인(226)이 임계 설정 압력에서 파열하지만 임계 설정 압력보다 낮은 압력에서 파열하지 않게 할 수 있다. 멤브레인(226)이 파열되어 압력 완화 밸브(204)가 개방되면, 압력 완화 밸브(204)는 개방 상태로 유지되어, 챔버(174) 내의 압력이 임계 설정 압력보다 낮은 압력으로 복귀하더라도 압력 완화 밸브(204)가 폐쇄 상태로 복귀하지 않게 할 수 있다.
선택적으로, 전기 릴레이 장치(100)(도 1에 도시됨)는 압력 완화 밸브(204)와 연관된 센서(230)를 더 포함할 수 있다. 센서(230)는 압력 완화 밸브(204)가 개방 상태일 때를 감지하도록 구성된다. 예를 들어, 센서(230)는 멤브레인(226)에 인접하게 배치되어 멤브레인이 파열될 때를 감지할 수 있다. 대안적으로, 센서(230)는 챔버(174)로부터 배출되는 유체의 유동 경로에서 멤브레인(226)의 다운스트림에 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(230)는 압력 완화 밸브(204)의 말단부(224) 또는 배관(218)(도 1에 도시됨)을 따라 배치될 수 있다. 이러한 위치들에서의 센서(230)는 압력 완화 밸브(204)가 폐쇄 상태에 있을 때에는 발생하지 않고 압력 완화 밸브(204)가 개방 상태에 있을 때 발생하는 유동 경로를 따라 흐르는 유체를 감지하도록 구성될 수 있다. 압력 완화 밸브(204)가 개방된 것을 감지하는 것에 응답하여, 센서(230)는 전기 신호를 제어 시스템(도시되지 않음)으로 전송하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 신호를 처리하고 응답으로 진단 알림을 제공할 수 있다. 진단 알림은 정보, 예를 들어 압력 완화 밸브(204)가 개방되었다는 정보 및/또는 전기 릴레이 장치(100)가 유지 보수를 필요로 한다는 정보를 제공할 수 있다. 진단 알림은 조작자에게 통신될 수 있으며, 예를 들어 조작자에 의해 구동되는 차량의 대시 보드 상에 심볼로써 진단 알림이 표시될 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 내부에 압축 코일 스프링(도시되지 않음)을 포함하는 스프링 작동식 밸브(spring-loaded valve)이다. 스프링은 챔버(174)(도 1에 도시됨) 내부의 압력이 임계 설정 압력을 초과할 때 극복되는 밸브에 바이어스 힘을 제공한다. 임계 설정 압력 이상의 압력에서, 스프링은 압축되어, 챔버(174) 내부의 유체가 밸브를 통해 챔버(174)를 빠져나갈 수 있게 한다. 유체가 방출됨에 따라, 챔버(174) 내부의 유체의 압력은 감소한다. 압력이 취지 압력(reseating pressure)에 도달하면, 스프링의 바이어스 힘은 밸브에 가해지는 압력의 힘을 극복하고, 압력 완화 밸브(204)는 폐쇄된다. 따라서, 대안적인 실시 예에서 압력 완화 밸브(204)는 챔버(174) 내의 압력에 기초하여 개방 및 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전기 릴레이 장치(100)(도 1에 도시됨)의 쉘(200)의 하부 사시도이다. 상부 벽(202)의 하부 표면(232)은 개구(234)를 형성한다. 압력 완화 밸브(204)(도 3에 도시됨)는 개구(234)와 정렬되어 압력 완화 밸브(204)가 챔버(174)(도 1에 도시됨)와 유통하게 한다. 도 4에 도시된 쉘(200)의 실시 예에서, 압력 완화 밸브(204)는 도 3에 도시된 실시 예에서와 같이 2개의 오리피스들(220)의 측면 대신에 2개의 오리피스들(220) 사이에 위치한다. 쉘(200)은 선택적으로 상부 벽(202)의 하부 표면(232)으로부터 챔버(174) 내로 연장되는 내부 벽들(236)을 포함한다. 내부 벽들(236)은 챔버(174)를 내부 영역(238) 및 외부 영역(240)으로 세분한다. 외부 영역(240)은 내부 영역(238)의 반경 방향으로 외부에 있다. 내부 영역(238)과 외부 영역(240)은 모두 내부 하우징(106)(도 1에 도시됨)에 의해 형성된 챔버(174) 내에 위치되는 것이 인정된다. 고정 컨택트들(108)(도 1에 도시됨)은 각각의 포트들(206)(도 3)을 통해 내부 영역(238) 내로 연장되어 가동 컨택트(124)(도 1)가 내부 영역(238) 내의 고정 컨택트들(108)과 결합하게 한다. 오리피스들(220) 및 개구(234)는 내부 영역(238)과 정렬되지 않는다. 이와 같이, 전기 컨덕터들(194)(도 1에 도시됨)은 각각의 오리피스들(220)을 통해 외부 영역(240)으로 연장된다. 유사하게, 압력 완화 밸브(204)는 개구(234)를 통해 외부 영역(240)과 유통한다.
압력 완화 밸브(204)(도 3에 도시됨)는 외부 영역(240)과 유통하여 압력 완화 밸브(204)가 개방된 이후에 챔버(174)(도 1)에 유입될 수 있는 파편 및 다른 오염 물질들에 대한 고정 컨택트들(108)(도 1에 도시됨) 및 가동 컨택트(124)(도 1)의 노출을 제한할 수 있다. 예를 들어, 압력 완화 밸브(204)가 임계 설정 압력을 초과하는 챔버(174) 내의 압력으로 인해 개방되면, 챔버(174)는 더 이상 외부 환경으로부터 기밀식 밀봉되지 않고, 일부 오염 물질들이 압력 완화 밸브(204)를 통해 챔버(174)로 유입될 수 있다. 내부 벽들(236)은 반드시 밀봉된 배리어는 아니더라도 배리어를 제공하여, 오염 물질들이 내부 영역(238)으로 유입되고 고정 및 가동 컨택트들(108, 124)을 손상시키거나 또는 적어도 전기 릴레이 장치(100)(도 1에 도시됨)의 기능 및 작동 가능성을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전기 릴레이 장치(100)는 챔버(174) 내의 압력을 감소시키기 위하여 압력 완화 밸브(204)가 개방되게 하는 챔버(174) 내의 압력 상승 이후에도 기능하고 작동 가능하게 구성된다.
상기 설명은 예시적인 것이고 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 상술한 실시 예들(및/또는 그들의 양태들)은 서로 조합해서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 범주를 이탈하지 않고서 본 발명의 교시들에 특정 상황 또는 재료를 수용하도록 많은 변형들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 개시된 치수들, 재료 유형들, 다양한 구성 요소들의 배향, 및 다양한 구성 요소들의 수 및 위치들은 특정 실시 예들의 파라미터들을 정의하고자 하는 것이고, 한정하려고 하는 것이 아니며, 단지 예시적인 실시 예들이다. 청구범위의 사상 및 범주 내에서 많은 다른 실시 예들 및 변형들이 상기 설명의 검토 시에 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위를 참조하여, 그러한 청구 범위가 부여되는 균등물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.

Claims (10)

  1. 전기 릴레이 장치(100)에 있어서,
    폐쇄 단부(170)와 개방 단부(172) 사이에서 연장되는 하우징(106) - 상기 하우징은 챔버(174)를 형성함 -;
    상기 하우징의 상기 챔버 내의 와이어 코일(110) - 상기 와이어 코일은 릴레이 전원(112)에 전기적으로 연결됨 -;
    상기 와이어 코일을 통과하는 전류에 의해 유도되는 자기장의 존재 또는 부재에 기초하여 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 상기 하우징의 상기 챔버 내의 액추에이터 조립체(122) - 상기 액추에이터 조립체는 상기 액추에이터 조립체가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 챔버 내의 적어도 하나의 고정 컨택트(108)로부터 이격되고 상기 액추에이터 조립체가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 적어도 하나의 고정 컨택트와 맞물려 폐쇄 회로 경로를 제공하는 가동 컨택트(124)를 포함함 -;
    상기 개방 단부에서 상기 하우징에 결합되는 쉘(200) - 상기 쉘은 상기 하우징의 상기 개방 단부를 밀봉하여 상기 챔버를 밀봉하고, 상기 쉘은 상기 챔버와 유통하는 압력 완화 밸브(204)를 가지며, 상기 압력 완화 밸브는 상기 쉘에 의해 제공된 상기 밀봉을 파괴하고 상기 챔버 내의 압력을 감소시키기 위하여 임계 설정 압력을 초과하는 상기 챔버 내의 상기 압력에 응답하여 개방하도록 구성됨 -; 및
    상기 압력 완화 밸브(204)와 연관된 센서(230) - 상기 센서는 유체가 상기 압력 완화 밸브를 통해 상기 챔버를 빠져 나가도록 하는 상기 압력 완화 밸브가 개방된 때를 감지하도록 구성됨 -;을 포함하는 전기 릴레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임계 설정 압력은 상기 전기 릴레이 장치가 고압으로 인해 손상을 유지할 위험이 있는 파손 압력보다 낮은 전기 릴레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전기 릴레이 장치는 내부에 상기 와이어 코일(110)을 포함하는 상기 하우징(106)의 전자기 영역(116)과 내부에 상기 가동 컨택트(124)를 포함하는 상기 하우징의 전기 회로 영역(120)을 분리하는 칸막이 벽(156)을 더 포함하고,
    상기 액추에이터 조립체(122)는 상기 칸막이 벽의 개구(150)를 통해 연장되는 샤프트(134) - 상기 샤프트는 상기 가동 컨택트에 결합되어 상기 샤프트의 병진 이동이 상기 가동 컨택트의 유사한 이동을 야기하게 함 - 를 포함하고,
    상기 압력 완화 밸브(204)는 상기 전기 회로 영역과 유통하는 전기 릴레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 쉘(200)의 상부 벽(202)은 적어도 하나의 포트(206)를 형성하고, 각각의 포트는 대응하는 고정 컨택트(108)를 수용하도록 구성되어 상기 고정 컨택트의 일부가 상기 챔버(174) 내부에 있고 상기 고정 컨택트의 다른 일부가 상기 챔버 외부에 있게 하며, 상기 각각의 포트는 상기 대응하는 고정 컨택트에 밀봉되어 상기 챔버를 밀봉하는 전기 릴레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 하우징(106)의 상기 챔버(174)는 기밀식 밀봉되고, 상기 챔버는 질소, 수소, 산소, 또는 아르곤 중 적어도 하나에 의해 가압되는 전기 릴레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압력 완화 밸브(204)는 상기 쉘(200)과 일체로 형성되는 전기 릴레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하우징(106)은 외부 하우징(178) 내에 유지되는 내부 하우징이고,
    개방 시에, 상기 압력 완화 밸브(204)는 상기 챔버(174) 내부로부터 상기 외부 하우징의 외부로 유체를 방출하도록 구성되는 전기 릴레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 챔버(174)는 상기 쉘(200)의 상부 벽(202)과 상기 하우징(106)의 상기 개방 단부(172) 사이에서 상기 상부 벽과 상기 하우징 사이에 형성된 심(208)을 적어도 부분적으로 덮는 에폭시 재료를 통해 밀봉되는 전기 릴레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 쉘(200)은 상기 챔버(174)를 내부 영역(238) 및 상기 내부 영역의 반경 방향으로 외부인 외부 영역(240)으로 세분하는 내부 벽들(236)을 포함하고,
    상기 가동 컨택트(124)는 상기 내부 영역에 배치되고,
    상기 압력 완화 밸브(204)는 상기 외부 영역과 유통되는 전기 릴레이 장치.
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