KR102340423B1 - 온-로드 탭 체인저의 파워 디버터 스위치를 위한 스프링 에너지 축압기 - Google Patents

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Abstract

스프링-에너지 축압기는 운반 플랜지(1) 상에 장착된다. 그것은 운반 플랜지(1) 내에 고정된 2개의 피벗(2, 3) 상에 장착된 좌측 레버(7) 및 우측 레버(9)를 포함한다. 2개의 레버(7, 9)의 양단(10, 11) 사이에 스위칭 스프링(12)이 장착된다. 필요한 경우, 추가적인 스프링(13)이 단계 힘 특성을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 레버는 그것의 내측에 확장 전면부(14, 15)를 포함하고, 그것들을 충전 레버(18)의 말단에 연결된, 상부 롤링-접촉 베어링(16), 더블-암 스위칭 레버(19)의 하나의 암에 연결된, 하부 롤링-접촉 베어링(17) 사이에 위치시킨다. 다른 암은 잠금 폴(22, 23)에 시프트되는 것에 관한 스템(21)을 구비한다. 그것들은 제3 피벗(4)의 하부 부분에 장착되고, 상부 부분은 충전 레버(18)에 장착된다.

Description

온-로드 탭 체인저의 파워 디버터 스위치를 위한 스프링 에너지 축압기
스프링-에너지 축압기(accumulator)는 온-로드(on-load) 탭 체인저를 위한 파워 디버터 스위치의 접촉 시스템의 스위치를 구현하는데 이용된다. 상기 온-로드 탭 체인저는 파워 변압기(transformers)에 내장(embedded)되고, 로드(load) 하에서 그것들의 고전압을 조절(regulate)하기 위해 이용된다(즉, 소비자에 대한 파워 공급의 중단 없이).
온-로드 탭 체인저의 파워 디버터 스위치를 위한 매우 다양한 스프링-에너지 축압기가 존재한다. 그것들은 변압기 오일 및 진공-아크(vacuum-arc) 카메라 내에서 아크(arc)되는 파워 디버터 스위치에 이용된다.
스프링 에너지 저장 장치(1)는, 인장(tensile) 모드에서 동작하는 2개의 장력(tensioning) 스프링을 포함하는 것으로 알려져 있다. 이러한 스프링 중의 하나의 노즐은 파워 디버터 스위치의 축을 따라 위치한 부시(bush) 상에 장착된 레버의 말단에 연결된다. 타단은 스위칭 레버의 일단을 구비한 슬라이더에 의해 연결되고, 상기 타단은 잠금 메커니즘에 의해 양쪽 단 위치에 고정된다. 스프링의 일단에 부착된, 회전 가능한 중앙 레버의 말단에 있는 차축(axle)은, 상기 레버에 연결된 스템(stem)을 포함한다. 이 레버는 오일 용기(container)의 바닥에 장착된, 힌지된(hinged) 4-스트로크 메커니즘에 의해 회전된다. 상기 스프링의 장력은 이런 방식으로 수행된다.
이러한 스프링-에너지 축압기의 단점은, 메커니즘이 전체 원 내에서 회전함에 따라, 많은 공간을 차지한다는 것이다. 다른 단점은 충전 메커니즘이 불편한 위치에 있고, 감시(surveillance) 및 개정(revision)을 위한 접근이 어렵다는 것이다.
진공 인터럽터를 구비한 일부 파워 디버터 스위치의 경우, 상대적으로 짧은 시간 간격 동안 더 큰 모터 토크(torque)를 가진 스위칭을 시작할 필요가 있다. 이는 스프링의 힘(force) 특성이 단계화(step)되어야 함을 의미한다. (2)에는 (1)에 적용된 스프링 블록이 도시된다. 이러한 구조에서, 두 스프링 각각의 내부에는 로드(rod)에 연결된 하나의 짧은 스프링이 있고, 스위칭 시작 시 유휴 운동(movement)을 가진다.
여기서 (1)의 단점은 유지되고, 다른 단점이 나타난다. 스프링 내부의 위치는 제한적이므로, 더 큰 추가 힘을 구현하는 것이 허용되지 않는다.
또한 스프링의 운동은 선형적이므로, 공간을 덜 차지하는 다른 스프링-에너지 축압기(3)로도 알려져 있다. 그것은, 두 개의 병렬(parallel) 축의 단(ends)에 부착된, 운반 하우징을 포함한다. 압력 모드에서 동작하는, 2개의 스위칭 스프링의 엣지(edges)를 따라 슬라이드하는 2개의 슬레드(sled)가 장착된다. 스프링은 상부 슬레드 상의 직선 레일과 접촉하는 편심(eccentric)을 구비한 샤프트(shaft)로부터 로드된다. 출력 샤프트(파워 디버터 스위치의 접촉 시스템과 연결되는)는 상기 충전 샤프트 상에 동축으로(coaxially) 장착된다. 출력 샤프트는 핀(pin)을 구비한 암(arm) 및 하부 슬레드의 횡단(transversal) 홈(groove)에 위치한 롤러를 포함하고, 이를 통해 점프 스위칭이 발생한다. 상기 암은, 잠금 메커니즘에 의해 단(end) 위치에 고정되는, 두 개의 톱니(teeth)도 포함한다.
스프링-에너지 축압기의 단점은 슬레드(sleds)와 차축(axles) 사이의 마찰(friction)이 편심 충전 및 석방(release)으로 인해 증가한다는 것이다. 그것들은 축 주변에 동축으로 장착되므로, 압축 스프링의 염좌(sprain)는 마찰의 증가에 기여한다. 이는 가스(gaseous) 환경에서 동작하는 파워 디버터 스위치에 대해 특히 불리하다. 다른 단점은 출력 샤프트 및 접촉 시스템 사이의 연결이 복잡하다는 것이다. 설계 및 조립에는 높은 정밀도가 필요하다.
따라서, 스프링-에너지 축압기(4)의 다른 구조가 있는데, 여기에서 압력 모드에서 동작하는 2개의 가이드(guiding) 축 및 동축으로 장착된 스프링들이 두 개의 유도(guiding) 축과 동축으로 장착된 스프링이 다른 축 아래로 하나씩 측면으로 배열된다. 그 충전도 편심을 구비한 샤프트에 의해 이루어진다. 슬레드로부터 출력 샤프트까지의 운동은 슬레드 및 기어 휠에 부착된, 톱니(toothed) 선반(rack)을 통해 전송된다. 잠금 메커니즘 및 상기 슬레드에 부착된 구성요소를 석방(release)하기 위한 구성요소도 있다.
스프링-에너지 축압기의 단점은 구조, 특히 잠금 메커니즘 및 연관된 구성요소가 복잡하다는 것이다. 다른 단점은, 톱니 기어는 슬레드가 편심이 되도록(eccentrically) 로드하고, 스프링이 압력 하에서 작동하기 때문에, 마찰이 더 크다는 것이다. 이것은 또한 가스(gaseous) 환경에서 동작하는 파워 디버터 스위치에도 불리하다.
충전 및 로드(loading) 석방에 더 유리한 스프링 에너지 저장 장치(5)가 더 있다. 그것은 2개의 평행(parallel) 운반 축이 장착되는 운반 하우징을 포함한다. 2개의 슬레드는, 장착된 미러(mirror-mounted) 양쪽 상에서 슬라이드(slide)된다. 장력(tension) 모드에서 동작하는 2개의 스프링은 상기 차축(axles)과 동축으로(coaxially) 장착되고, 상기 차축의 외부(outer) 엣지에 부착된다. 슬레드의 내부 면(internal faces) 사이에 다른 것의 아래에 위치한 2개의 롤링 베어링이 존재한다. 그 중 하나는, 충전 로드 및 캐리어 하우징 상에 위치한 편심에 연결된 레버의 말단 상에 장착된다. 다른 롤러 베어링은 접촉 시스템의 구동(drive) 샤프트에 연결된 시프트(shift) 레버의 일측(one side)에 장착된다. 다른 암(arm)은 잠금 메커니즘에 의해 말단 위치(end position)에서 잠금된다.
이 스프링-에너지 축압기의 단점은 슬라이딩 마찰력을 제한하기 위해, 구성요소의 제작(making) 및 조립(assembly)에 높은 정확도가 요구된다는 것이다. 다른 단점은 롤링 베어링이 충전 및 스위칭(그것들에 이롭지 않은)에 있어 국부적으로(locally) 로드된다는 것이다.
(5)에 도시된 구조에서 단계(step) 파워 특성이 달성될 수 있다. 이것은 (6)에 따라 수행된다. 하우징의 양측에서, 압력 모드에서 동작하는, 스프링을 구비한 하나의 피스톤에 의해 차축(axles) 사이에 병렬로 장착되고, 충전의 말단(end)에서 조여진다(tightened).
단점은, 단계 파워 특성의 이용과 무관하게, 구조가 복잡하고 마찰이 증가한다는 것이다. 다른 단점은 추가적인(additional) 스프링이 조금의 무의미한(useless) 운동과 함께 작업한다는 것이고, 그래서 그것들의 초기 힘이 이용되지 않으나, 그것이 가장 크다는 것이다.
본 발명의 목적은, 접촉 구성요소들의 슬라이딩 페어(pairs)가 없는 단순한 디자인을 구비한, 온-로드 탭 체인저의 파워 디버터 스위치를 위한 스프링-에너지 축압기를 제공하는 것이다. 상기 구성요소들 간의 연결은 롤링 베어링에 의해서만 수행되어야 한다. 스프링 블록(blocks)은 독립적이고, 스프링을 다른 것들과 쉽게 교체할 수 있도록, 설치(installation)에 대해 접근 가능하여야 한다. 충전 메커니즘은 단순해야 하고, 롤러 베어링의 시프팅은 한 곳에서만 로드되어서는 안 된다.
태스크는 온-로드 탭 체인저의 파워 디버터 스위치를 위한 스프링-에너지 축압기에 의해 해결된다(운반 플랜지를 포함하고, 충전 시스템 및 스위칭 시스템이 장착됨). 상기 스위칭 시스템에는 말단 위치(end positions) 내에 스위칭 스프링이 장착되고, 잠금을 해제하여 스위칭을 시작하는 잠금 메커니즘이 장착되어 있다.
본 발명에 따르면, 3개의 피벗은 운반 플랜지에 장착된다. 좌측 피벗은 좌측 레버 및 우측 피벗(우측 레버의 허브)에 장착된다. 충전 레버는 제3 피벗 상에 장착된다.2개의 레버는, 상부 롤링-접촉 베어링 사이에 위치하고, 충전 레버의 말단(the end) 및 하부 롤링-접촉 베어링에 연결되며, 더블-암 스위칭 레버의 일단에 연결된, 확장 전면부를 포함한다. 이 레버의 말단은, 2개의 잠금 폴에 의한 양극단 위치에 고정된, 스템을 구비한다. 2개의 레버의 말단들 사이에 인장(tensile) 모드에서 동작하는 스위칭 스프링(springs)이 장착된다. 충전 시스템은 절반 스위칭 사이클을 수행하는 기어 휠, 이 기어 휠과 충전 레버 사이에 연결된 로드를 포함한다.
3개의 피벗은 운반 플랜지의 하부 부분에 장착되고, 상부 부분은 통상적인(common) 삼각 플레이트로 보강된다. 잠금 시스템은 좌측 잠금 폴 및 스프링에 연결된 우측 잠금 폴을 포함한다. 그것들은 하부 부분 피벗 상에 장착되고, 그 부분 상부는 충전 레버에 장착된다. 충전 기어 휠의 샤프트는, 운반 플랜지 상에 고정된, 부시 내에 마운트된다. 더블-암 레버의 샤프트는 운반 플랜지의 중앙(middle)에 장착되고, 접촉 시스템을 구동하는 샤프트에 커플링된다. 세미-카르단(semi-cardan) 커넥터는 동축 유실(missing)에 이용될 수 있다. 스위칭 시작 시 더 큰 힘을 얻기 위해, 추가적인 스프링이 2개의 레버 말단(ends) 사이에 이용될 수 있다. 이 스프링은 스핀들(spindle)을 구비한 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 그것이 스프링을 신장(stretch)할 때까지 유휴 스트로크를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 스프핑-에너지 축압기의 장점은, 그 구조가 매우 심플하고, 모니터링 및 제어가 편리하다는 것이다. 그것 내에는 슬라이딩 페어 구성요소가 없다. 모든 조인트(joints)는 롤링 베어링의 기반(basis) 상에 힌지(hinged)된다. 다른 장점은 그 스프링은 개방되고, 접근 가능하며, 그것들이 스위칭 온하는 파워 디버터 스위치의 타입에 따라 쉽게 변경된다는 것이다. 또한 독립 스프링에 따른 단계 파워 특성은 필요에 따라 쉽게 달성될 수 있다. 충전 시스템이 매우 단순하고 신뢰할 수 있다는 것 또한 장점이다.
본원 발명에 따른, 스프링-에너지 축압기의 실시예가 첨부 도면에 도시된다.
도 1은 스프링-에너지 축압기의 중심을 관통하는 종단면도이다.
도 2는 구조의 이해를 더 돕기 위해 중앙 위치에 제시된 스프링-에너지 축압기의 탑 뷰(top view)이다.
도 3은 더블-암(double-armed) 스위칭 레버 및 블로킹 핑거(fingers)의 횡단면도(cross-sectional)이다.
도 4는 도 1에 수직인 종단면도이다.
도 5는 스위칭 레버의 베어링을 관통하고, 충전 레버를 관통하는 종단면도이다.
도 6은 스위칭 스프링을 관통하는 횡단면도이다.
도 7은 추가적인 스프링을 관통하는 섹션으로, 큰(large) 초기 힘을 특성으로 하는 단계(step) 힘을 제공한다.
스프링-에너지 축압기는 운반 플랜지(1)에 장착된다. 3개의 축(2, 3 및 4)은 그것에 부착되고, 그것들은 플레이트(5)에 의해 상단(top)에 고정(secured)된다. 축(2)은 좌측 레버(7)의 허브(6)에 장착되고, 축(3)은 우측 레버(9)의 허브(8)에 장착된다. 섹션 및 뷰를 보다 쉽게 묘사하기 위해, 스프링-에너지 축압기는 중앙(middle), 중간 위치(intermediate position)에 제공된다.
스위칭 스프링(12)은 2개의 레버(7 및 9)의 말단(10 및 11) 사이에 장착된다. 더 큰 초기 힘이 필요한 경우, 특수한 힘(special force) 특성을 구비한 추가적인 스프링(13)도 장착될 수 있다. 그것의 내측(inner side)에는, 레버(7)가 확장 전면부(14)를 포함하고, 레버(9)는 전면부(15)를 포함한다. 이러한 전면부들 사이에 상부 롤링-접촉 베어링(16) 및 하부 롤링-접촉 베어링(17)이 위치한다. 상부 롤링-접촉 베어링(16)은 충전 레버(18), 축(4)(도 4, 도 5)의 말단에 장착된다. 하부 롤링-접촉 베어링(17)은 샤프트(20)(운반 플랜지(1)의 중심(center)에 장착됨)가 구비된 더블-암 스위칭 레버(19)의 하나의 암(arm)에 장착된다. 레버(19)는 그것의 다른 암(arm) 상에 좌측 잠금 폴(22) 및 우측 잠금 폴(23)에 의해 극단 위치(extreme positions) 내의 시프트 내에서 잠금되는 스템(21)을 포함한다. 이러한 폴(pawls)은 축(4)의 하부(bottom)에 장착된다. 장력(tensioned) 스프링(24)은 그것들의 외부 엣지들 사이에서 신장된다. 스위칭 프로세스를 시작하기 위해, 스템(21)의 잠금해제는, 충전 레버(18)에 고정된, 폴(25)에 의해 수행된다.
충전 레버(18)의 구동(driving)은 로드(rod, 26)에 의해 석방되고, 로드(26)는 레버(18) 상의 그것의 일단(one end) 및 타단(the other end)의 기어 휠(27)에 장착된다. 이 기어 휠의 샤프트(28)는, 운반 플랜지(1) 상에 장착되는, 부시(29) 내에 장착된다. 기어 휠(27)은, 개념적으로 도시된 바와 같이, 외부 기어 휠(30)에 의해 회전된다. 그것은 한 번의 스위칭 턴오버(turnover)를 생성(make)하고, 기어 휠(27)은 스위칭 턴오버의 반(half)을 생성한다.
운반 플랜지(1)는, 온-로드 탭 체인저의 오일 용기의 운반 헤드의 비표시(non-shown) 플랜지 상에 가장 자주 장착된다. 이는, 구멍(31)을 통과하는, 볼트(bolts)에 의해 발생한다. 샤프트(20)는 보이지 않는, 알려진 접촉 시스템을 활성화(actuate)하는 샤프트(32)와 연결된다. 대부분의 경우, 접촉 시스템은 스타(star) 중심 포텐셜(potential)에 있기 때문에, 샤프트(32)는 절연 부분을 포함한다. 그것은 보이지 않는, 절연 리드(reeds)에 의해 운반 플랜지(1)에 묶일 수(fastened) 있다. 파워 디버터 스위치는 후크(hooks, 33)에 의해 리프트(lift)된다. 동축(coaxial) 위치(placement)의 일부 편차(deviations)를 보정하기 위해, 샤프트(20) 및 샤프트(32) 사이의 연결에 세미-카드(semi-carded) 클러치(clutch)(34)가 사용될 수 있다.
스위칭 스프링(12)(도 6)은 허브(hubs, 37)를 구비한 스크류(screws, 36)와 연결된 구멍이 있는 노즐(nozzles, 35)을 포함한다. 이것들은 핀(pins, 38)에 의한 레버(7 및 9)의 말단(10 및 11)에 결합(join)된다. 스크류 연결에 의해, 그것은 일정 한도(certain limits) 내에서 스프링(springs, 12)의 장력(tension)이 조정(adjust)될 수 있다. 잠금은 카운터 넛(counter nut, 39)으로 생성된다.
추가적인 스프링(13)(도 7)은 스템(41)을 구비한 노즐(40)에 의해 말단(10)에 연결된다. 노즐(42)의 다른 측(other side)은 자유롭다. 차축(axle)(23)은 그것의 개구(opening)에서 슬라이딩하고, 일단에는 피스톤(44)이 있고, 타단에는 스템(45)이 있고, 노즐(11)에 부착된다. 자유 스트로크(x)는 추가적인 시스템이 나타날, 신장(stretch) 지점을 결정한다.
스프링 에너지 축압기의 액션(action)은 아래와 같다:
시작 위치에서, 스위칭 레버(19)는 회전하고(예를 들어, 45° 시계 방향, 도 2, 도 3), 스템(21)은 우측 잠금 폴(23)에 의해 잠금된다. 레버(7 및 9)는 좌측으로 회전하고, 충전 레버(18) 또한 회전한다. 기어 휠(27)은 좌측 데드 포인트에 있고, 로드(26)는 지름(diameter)을 따라 고정된다.
스위치 커맨드가 제출될 때, 기어 휠(30)은 보이지 않는 기어에 의해 회전된다. 그것은 기어 휠(27)을 회전(예를 들어 시계 방향으로)시킨다. 로드(26)는 충전 레버(18) 및 상부 롤링-접촉 베어링(16)의 우측으로 운동하고, 레버(9)의 확장 전면부(15) 상에서 활동(act)하여, 그것을 오른쪽으로 운동시킨다. 동시에 하부 롤링-접촉 베어링(17)은 레버(7)를 시작 위치에 고정(hold)하고, 스프링(12)은 조이기 시작한다. 기어 휠(27)이 그것의 우측 데드 포인트에 도달하기 전의 특정 각도에서, 충전 레버(18)로부터 대응되는 폴(25)이 스위칭 스프링(12)의 활동에 의해 우측 잠금 폴(23) 및 좌측 레버(7)를 석방하고, 우측으로 조그(jog)하고, 하부 롤링-접촉 베어링(17)을 거쳐 더블-암 레버(19) 상에 활동하고, 접촉 시스템의 스위칭을 수행한다. 스위칭 레버(19)의 스템(21)은 좌측 잠금 폴(22)에 의해 잠금된다. 스프링-에너지 축압기는 다음 스위칭을 기다린다. 이는 기어 휠(27)을 시계 방향 또는 그 반대로 회전함으로써 유사한 방법을 발생시킨다. 그것은 우측 데드 포인트로부터 좌측 데드 포인트까지 180º 회전한다.
참고문헌:
1. BG 34013 - H01F 29/04
2. BG 66472 B1 - H01H 9/00
3. DE 2806282 - H01F29/04
4. BG 64762 B1 (DE 10050932) - H01H 89/00
5. BG 64808 B1 - H01F 29/00
6. BG 66467 B1 - H01F 29/04

Claims (6)

  1. 온-로드(on-load) 탭(tap) 체인저(changer)의 파워 디버터(diverter) 스위치를 위한 스프링 에너지 축압기(accumulator)에 있어서,
    상기 축압기는 운반(carrying) 플랜지(flange)(1)를 포함하고, 충전 시스템 및 스위칭 시스템이 장착되고, 상기 스위칭 시스템에는 말단 위치 내에 스위칭 스프링(12)이 장착되고, 잠금(locking)을 해제하여 스위칭을 시작하는 잠금 메커니즘이 장착되고,
    3개의 피벗(2, 3, 4)은 운반 플랜지(1) 상에 장착되고, 좌측 레버(7)는 제1 피벗(2) 상에 장착되고, 우측 레버(9)는 제2 피벗(3) 상에 장착되고, 충전 레버(18)는 제3 피벗(4) 상에 장착되고, 상부(upper) 롤링-접촉(rolling-contact) 베어링(bearing)(16)은 상기 충전 레버(18)의 말단(end)에 연결되고, 하부(lower) 롤링-접촉 베어링(17)은 스위칭 레버(20)의 일단(one end)에 연결되고,
    상기 스위칭 레버(20)의 타단(other end)은 2개의 잠금 폴(22, 23)에 의한 2개의 극단 위치(extreme positions)에 고정되는 포션(portion)을 포함하고, 상기 스위칭 스프링(12)은 2개의 레버 사이에 장착되고, 그리고
    상기 충전 시스템은 기어 휠(27), 및 상기 기어 휠과 충전 레버(18)에 연결된 로드(26)를 포함하고,
    상기 좌측 레버(7)의 허브(6)는 제1 피벗(2) 상에 장착되고, 우측 레버(9)의 허브(8)는 제2 피벗(3) 상에 장착되고, 상기 좌측 레버(7) 및 우측 레버(9)는 확장(widened) 전면부(14, 15)를 포함하고,
    상기 충전 레버(18)의 롤링-접촉 베어링(16)은 상기 확장 전면부(14, 15) 사이에 위치하고, 상기 스위칭 스프링(12)은 상기 2개의 레버(7, 9)의 말단(10, 11) 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    스프링 에너지 축압기.
  2. 제1항에 있어서,
    그것의 상부 부분(upper part)에서, 상기 3개의 피벗(2, 3, 4)은 삼각(triangular) 플레이트(5)로 보강(reinforce)되는 것을 특징으로 하는,
    스프링 에너지 축압기.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
    기어 휠(27)의 샤프트(28)는, 운반 플랜지(1) 상에 장착된 부시(29) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    스프링 에너지 축압기.
  5. 삭제
  6. 삭제
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