KR102487378B1 - 벨로우즈 좌굴 및 팽창 방지기능을 구비한 진공인터럽터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 차단기에 관한 것으로 보다 상세하게는 벨로우즈 좌굴 방지 기능을 구비한 진공인터럽터에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공인터럽터는 제1 벨로우즈, 상기 제1벨로우즈와 연결되는 제2벨로우즈, 상기 제1벨로우즈 및 제2벨로우즈 중 적어도 하나에 구비되는 보강부재를 포함함으로써 벨로우즈의 길이연장에 따른 좌굴 현상과 팽창 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

벨로우즈 좌굴 및 팽창 방지기능을 구비한 진공인터럽터{VACUUM INTERRUPTER WITH BUCKLING AND EXPANSION PREVENTION FUNCTION OF BELLOWS}

본 발명은 진공 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벨로우즈 좌굴 방지 기능을 구비한 진공인터럽터에 관한 것이다.

일반적으로, 진공차단기(vacuum circuit breaker)는 정상부하시 회로를 개폐하거나 또는 고장전류 발생시 회로를 차단하여 회로를 보호하는 기기로서, 차단 동작에서 발생하는 아크를 진공용기 내에서 소호시켜 신속하게 회로를 분리시키는 회로 및 기기 보호용 기기이다. 진공차단기는 내부에 진공인터럽터를 구비하며, 상기 진공인터럽터의 내부는 진공이다.

도 1은 종래의 진공차단기 내부에 구비되는 진공인터럽터의 개략적인 모습을 도시한 것이다. 진공인터럽터는 절연통인 세라믹(100)과, 상기 세라믹 내부에 고정되는 고정 리드(120)과, 상기 고정 리드에 대향되게 설치된 가동 리드(130)와, 상기 가동 리드를 이동 가능한 형태로 실링하는 벨로우즈(140)와, 각 접점(150)에서 발생하는 아크의 확산을 막아주는 쉴드(160) 등으로 구성되어, 상기 가동 리드가 이동하여 상기 고정 리드와 접촉되어서 통전하게 된다. 그리고, 상기 벨로우즈(140)는 개폐 동작 시에 상기 가동 리드가 일정범위에서 움직여도 팽창 및 수축할 수 있는 구조이므로 진공인터럽터 내부의 진공이 유지된다.

그러나, 진공 차단기의 용량이 증가하면서 진공인터럽터의 사이즈 및 가동부의 스트로크가 매우 길어지게 되는데 이때, 고용량의 긴 벨로우즈를 사용하게 되면 좌굴 현상 즉, 버클링 현상이나 크렉이 발생할 수 있고 고진공 상태인 진공인터럽터의 내부 압력에 의해 벨로우즈가 외측으로 팽창하는 현상이 발생할 수 있다.

일본공개특허 제2011-258320호 일본공개특허 제2011-096502호

본 발명은 벨로우즈의 좌굴 현상과 팽창 현상을 방지할 수 있는 진공인터럽터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 제1벨로우즈, 제1벨로우즈의 하측에 연결되는 제2벨로우즈, 제1벨로우즈 및 제2벨로우즈 중 적어도 하나에 구비되는 보강부재를 포함하며, 벨로우즈의 길이연장에 따른 좌굴 현상과 팽창 현상 방지기능을 구비한 것을 특징으로 하는 진공인터럽터이다.

본 발명에 따르면 벨로우즈를 복수개로 분할하여 구성하고 각각의 벨로우즈에 대응하는 보강부재를 구비함으로써 벨로우즈의 길이연장에 따른 좌굴 현상과 팽창 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공인터럽터의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공인터럽터의 구조를 나타내는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 종래 기술에 따른 진공인터럽터의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공인터럽터의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하여 종래의 진공인터럽터의 구조 및 작동원리를 설명하면 다음과 같다. 벨로우즈(140)의 내측에 가동 리드(130)가 위치한다. 상기 가동 리드(130)는 진공차단기의 가동부와 연결되어 클로징 동작 시 상부로 이동하며 트립 동작 시 하부로 이동한다. 상기 가동 리드(130)의 상부 선단에는 가동 접점(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 가동 접점은 클로징 동작 시 구동 접점에 밀착되어 통전을 제공하고, 트립 동작 시 구동 접점으로부터 이격되어 통전 차단을 제공한다. 상기 가동 접점과 상기 구동 접점은 진공인터럽터 내부에 위치하여 진공에 의해 외부와 절연될 수 있다. 상기 벨로우즈(140)는 진공인터럽터 하부에 밀착 고정되어(미도시) 상기 가동 리드의 상하 이동 시 수축과 팽창을 하며 진공인터럽터의 진공 상태가 유지되도록 한다.

그러나, 종래와 같이 벨로우즈(140)를 하나로 형성하게 되면 수축과 팽창 과정에서 긴 벨로우즈가 곡선으로 휘어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 벨로우즈(20)를 복수개로 분할하여 적용하고, 각각의 벨로우즈 마다 보강부재를 부가하였다. 이때, 벨로우즈(20)의 개수가 증가하면 원가가 높아질 수 있으므로, 벨로우즈의 좌굴 및 팽창 현상을 방지하면서 원가를 절감할 수 있도록 벨로우즈의 개수를 최소화하는 것이 바람직하며, 도 2는 벨로우즈가 2개(21, 22)일 경우의 도면이다.

본 발명은 제1벨로우즈(21), 상기 제1벨로우즈의 하단에 위치하는 제2벨로우즈(22), 상기 제1벨로우즈 및 제2벨로우즈 중 적어도 하나에 구비되는 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터에 관한 것이다.

상기 제1벨로우즈(21) 및 제2벨로우즈(22)는 서로 다른 길이를 가지며, 상기 제1벨로우즈의 길이는 상기 제2벨로우즈의 길이보다 짧다. 이는 상기 제1벨로우즈(22)는 진공차단기의 트립 동작 시 매우 짧은 시간에 발생하는 하중을 받게 되므로 좌굴이 발생할 가능성이 높기 때문이며, 이 같은 하중에 견딜 수 있도록 상기 제1벨로우즈(21)는 하부에 위치한 상기 제2벨로우즈(22) 보다 길이가 짧은 것이 바람직하다.

상기 보강부재는 상기 제1벨로우즈(21)의 하단과 상기 제2벨로우즈(22)의 상단에 위치하는 제1가이드(34)와 상기 제2벨로우즈의 내측에 위치하는 제2가이드(35)를 포함한다.

상기 제1가이드(34)의 내측이 가동 리드(10)에 밀착되므로, 상기 제1벨로우즈(21)의 내측 압력에 의해 상기 제1벨로우즈가 외측으로 팽창하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 상기 제1가이드(34)는 상기 제1벨로우즈(21)가 받는 하중에 대하여 상기 제1벨로우즈를 안정적으로 지지할 수 있도록 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2벨로우즈(22)의 내측에는 상기 제2가이드(35)가 삽입된다. 상기 제2가이드(35)는 중공의 원통형으로, 내주면은 상기 가동 리드(10)에 상하로 이동 가능하게 밀착되고 외주면은 상기 제2벨로우즈(22)의 내측에 상하로 이동 가능하게 밀착될 수 있다.

상기 제2가이드(35)는 상기 제2벨로우즈(22)의 수축과 팽창 동작 시 상하로 이동하면서 상기 제2벨로우즈가 좌굴되지 않도록 상기 제2벨로우즈가 상기 가동 리드(10)에 의해 지지되도록 한다. 상기 제2가이드(35)는 상기 제1벨로우즈(21) 보다 길이가 긴 상기 제2 벨로우즈(22)를 상기 제2벨로우즈의 중간부에서 지지하여야 한다. 이때, 상기 제2가이드(35)의 하중이 크다면, 상기 제2벨로우즈(22)의 팽창과 수축 동작 시 상기 제2가이드가 상기 제2벨로우즈(22)의 중간 위치를 이탈할 수 있으므로, 상기 제2가이드는 하중이 작은 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1벨로우즈(21)의 상단은 벨로우즈 고정판(31)에 용접 방식으로 고정될 수 있고, 상기 제2벨로우즈(22)의 하단은 플랜지(32)에 용접 방식으로 고정될 수 있다.

또한, 상기 제1벨로우즈(21)의 하단은 벨로우즈 플랜지(33)의 상단에 용접 방식으로 고정될 수 있고 상기 제2벨로우즈(22) 상단은 상기 벨로우즈 플랜지의 하단에 용접 방식으로 고정될 수 있다.

상기 제1가이드(34)의 외측은 상기 벨로우즈 플랜지(33)에 고정되며, 내측은 상기 가동 리드(10)에 밀착 고정될 수 있다. 상기 제1가이드(34)의 내측 부분은 중공의 원통형 타입으로 형성되고 상기 제1가이드의 내주면은 상기 가동 리드(10)에 밀착될 수 있다.

상기 제2벨로우즈(22)에서 상기 제2가이드(35)에 대응하는 위치에는 팽창 방지링(36)이 설치될 수 있으며, 상기 팽창 방지링(36)은 탄성 재질의 링 타입으로 형성되어 탄성력에 의해 상기 제2벨로우즈(22)가 외측으로 팽창하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 제2가이드(35)가 보다 안정적으로 상기 제2벨로우즈(22)의 내측에 고정되도록 할 수 있으며, 상기 팽창 방지링(36)은 상기 제2벨로우즈(22) 외측 골에 위치할 수 있다.

상기 플랜지(32)의 내측과 상기 가동 리드(10) 사이에는 일정거리의 이격공간이 형성되며, 상기 제1 및 제2벨로우즈(21, 22)가 기밀을 유지할 수 있도록 하는 축수(37)를 더 포함할 수 있다. 상기 진공인터럽터의 조립 시 상기 플랜지(32)의 내측과 상기 가동 리드(10) 사이의 이격공간을 통해 상기 제1가이드(35)가 삽입될 수 있다. 상기 제1가이드(35)의 삽입이 완료되면, 상기 축수(37)가 상기 플랜지(32)의 내측과 상기 가동 리드(10)사이의 이격공간에 고정될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 가동 리드
20 : 벨로우즈
21 : 제1벨로우즈
22 : 제2벨로우즈
31 : 벨로우즈 고정판
32 : 플랜지
33 : 벨로우즈 플랜지
34 : 제1가이드
35 : 제2가이드
36 : 팽창 방지링
37 : 축수
100 : 세라믹
120 : 고정 리드
130 : 가동 리드(종래)
140 : 벨로우즈(종래)
150 : 접점
160 : 쉴드

Claims (15)

1. 제1벨로우즈;
   상기 제1벨로우즈의 하단에 위치하는 제2벨로우즈;
   상기 제1벨로우즈 및 제2벨로우즈 중 적어도 하나에 구비되는 보강부재; 를 포함하며
   상기 보강부재는
   상기 제2벨로우즈의 내측에 위치하는 제2가이드를 포함하고
   상기 제2가이드는
   중공의 원통형으로 상기 제2벨로우즈와 가동 리드 사이에 삽입되며,
   내측은 상기 가동 리드에 밀착되고 외측은 상기 제2벨로우즈와 밀착되어 상기 제2벨로우즈의 수축과 팽창 동작 시 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1벨로우즈의 길이는 상기 제2벨로우즈의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보강부재는
   상기 제1벨로우즈의 하단과 상기 제2벨로우즈의 상단에 위치하는 제1가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1가이드는 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2가이드는 플라스틱 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2가이드의 길이는 상기 제1벨로우즈의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
7. 제3항에 있어서,
   상기 제1벨로우즈와 상기 제2벨로우즈는 벨로우즈 플랜지에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1가이드는
   중공의 원통형으로 외측이 상기 벨로우즈 플랜지에 고정되고 내측이 가동 리드에 밀착되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2벨로우즈의 외측에 상기 제2벨로우즈의 팽창을 방지하고 상기 제2가이드의 위치를 고정시키는 팽창 방지링; 을 체결하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2가이드는 상기 제2벨로우즈의 길이방향으로 중간부에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
12. 제10항에 있어서,
    상기 팽창 방지링은 링 형상으로 상기 제2벨로우즈의 외측 골에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
13. 제12항에 있어서,
    상기 팽창 방지링은 탄성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
14. 제3항에 있어서,
    상기 제2벨로우즈와 가동 리드는 일정거리 이격되어 위치하며
    상기 제1가이드의 최대 두께는 상기 일정거리보다 작은 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.
15. 제14항에 있어서,
    상기 진공인터럽터는
    상기 제2벨로우즈 하단에 고정되는 플랜지의 내측면과 상기 가동 리드의 외측면에 밀착되어 고정되는 축수; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공인터럽터.

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