KR200283073Y1 - 진공 및 고압용 케이블 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진공챔버나 고압으로 충진된 가스탱크의 내부에서 측정된 신호를 노이즈 발생없이 외부로 전송시키고 진공챔버의 진공도가 낮아지거나 가스탱크의 가스누설이 발생하지 않도록 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 고안의 고압용 케이블 커넥터는, 케이블이 연결되는 제1관부와, 진공 및 고압 밀봉 대상의 플랜지에 위치되어 일측 플랜지면에 밀착되는 것으로 그 밀착면에는 O링이 삽입되는 홈이 형성되어 있는 지지부와, 그 외측면에 나사산이 형성된 중간관부와, 상기 플랜지의 다른측에 위치되어 케이블이 연결되는 제2관부가 일체로 구성되고, 상기 제1관부와 상기 지지부, 상기 중간관부 및 상기 제2관부의 중앙에는 관통구멍이 형성되어 있는 외부도체와; 양 단부에 각각 신호케이블의 신호선이 끼워지는 구멍이 형성되어 있으며, 상기 외부도체의 관통구멍에 삽입 설치되는 내부도체와; 상기 외부도체의 관통구멍에 밀착 삽입설치되는 것으로, 그 중앙에 상기 내부도체가 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있는 절연재의 내부도체 지지물과; 그 중앙에 상기 외부도체의 중간관부와 나사결합되는 관통구멍이 형성되고, 상기 외부도체의 지지부와의 사이에 상기 플랜지가 위치된 상태에서 상기 지지부와 상기 플랜지가 밀착되도록 하는 외부도체 지지물을 포함하여 구성된다.

Description

진공 및 고압용 케이블 커넥터 {Cable connector for vacuum and high pressure}

본 고안은 진공 및 고압용 케이블 커넥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공상태 및/또는 고압상태인 공간에서 측정된 신호를 외부로 인출하기 위하여 사용하기에 적합한 진공 및 고압용 케이블 커넥터에 관한 것이다.

현재, 진공 및 고압용으로 사용되고 있는 케이블 커넥터는 동축 케이블을 결합하는 BNC(Bayonet Neil-Connectman) 커넥터로서 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같은 타입이 있으며, 이는 BNC휘메일(femail)-BNC휘메일 타입이다. 이러한 종래의케이블 커넥터는 내부도체와 외부도체 사이에 진공처리가 안되어 있기 때문에 진공챔버 등에 장착될 경우 내부에서 공기가 새는 것이 가능하며, 외형도 진공 및 고압가스의 누설을 방지하기 위한 구조로 되어 있지 않다.

도 2에 도시한 바와 같은 고압 가스탱크(10)에서 차단기의 차단성능을 평가하기 위해서는 차단기가 동작할 때, 차단부에서 발생하는 압력의 변화를 측정하는 것이 필수적이다. 압력을 측정하기 위해서 개발된 압력측정용 센서(18)는 다양하게 있지만, 진공챔버나 고압으로 충진된 가스탱크(10)의 내부로부터 이 측정신호를 차단기의 외부로 전송하기 위해서는 가스탱크에 플랜지가 설치되고 이 플랜지에 탱크 내부에 설치되는 신호케이블(16)과 외부 신호케이블을 연결하는 커넥터가 설치되어야 한다. 이러한 진공탱크 및 고압가스탱크 내부에서 측정한 측정신호를 그 외부로 효율적으로 전송하기 위한 케이블 커넥터가 필요한 현실이다.

즉, 진공탱크나 고압의 가스탱크 내부에서 측정된 측정신호를 BNC 케이블과 같은 동축케이블을 통해서 노이즈 발생없이 외부로 전송시키고 진공챔버의 진공도가 낮아지거나 가스탱크의 가스누설이 발생하지 않도록 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터의 개발이 요망되고 있다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 진공챔버나 고압으로 충진된 가스탱크의 내부에서 측정된 신호를 노이즈 발생없이 외부로 전송시키고 진공챔버의 진공도가 낮아지거나 가스탱크의 가스누설이 발생하지 않도록 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터는, 케이블이 연결되는 제1관부와, 진공 및 고압 밀봉 대상의 플랜지에 위치되어 일측 플랜지면에 밀착되는 것으로 그 밀착면에는 O링이 삽입되는 홈이 형성되어 있는 지지부와, 그 외측면에 나사산이 형성된 중간관부와, 상기 플랜지의 다른측에 위치되어 케이블이 연결되는 제2관부가 일체로 구성되고, 상기 제1관부와 상기 지지부, 상기 중간관부 및 상기 제2관부의 중앙에는 관통구멍이 형성되어 있는 외부도체와; 양 단부에 각각 신호케이블의 신호선이 끼워지는 구멍이 형성되어 있으며, 상기 외부도체의 관통구멍에 삽입 설치되는 내부도체와; 상기 외부도체의 관통구멍에 밀착 삽입설치되는 것으로, 그 중앙에 상기 내부도체가 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있는 절연재의 내부도체 지지물과; 그 중앙에 상기 외부도체의 중간관부와 나사결합되는 관통구멍이 형성되고, 상기 외부도체의 지지부와의 사이에 상기 플랜지가 위치된 상태에서 상기 지지부와 상기 플랜지가 밀착되도록 하는 외부도체 지지물을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 내부도체는 구리재질로 이루어지고, 상기 내부도체 지지물는 절연재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 외부도체의 관통구멍과 내부도체 지지물 사이에 진공처리용 본드를 주입하여 밀봉하는 것이 바람직하다. 또, 상기 내부도체 지지물은 각각 상기 외부도체 관통구멍의 양측단부에 삽입되어 상기 내부도체의 양단부가 끼워지는 두 개의 지지물로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 1a 및 도 1b는 기존 케이블 커넥터의 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터의 장착상태를 설명하기 위한 것으로 압력측정을 위한 차단기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 고안에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터를 분해하여 도시한 도면,

도 4는 본 고안에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터를 조립한 도면,

도 5는 본 고안에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터의 제작 샘플 사진이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가스탱크 12 : 탱크외벽

14 : 기록장치 16 : 신호케이블

18 : 압력센서 20 : 피스톤

22 : 파퍼실 24 : 대칭축

26 : 가동접점 28 : 고정접점

30 : 노즐 100 : 케이블 커넥터

110 : 내부도체 112,114 : 구멍

120A,120B : 내부도체 지지물 125A,125B : 구멍

130 : 외부도체 132 : 지지부

132A : 홈 134 : 제1관부

134A : 고정돌기 136 : 중간관부

136A : 나사산 138 : 제2관부

139 : 구멍 140 : 외부도체 지지물

145 : 구멍

이하, 본 고안의 실시예에 따른 진공 및 고압용 케이블 커넥터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 현재 고압 가스탱크(10) 등에 설치되는 초고압 가스차단기에 대한 일반적인 형상을 나타낸 것으로, 차단기가 동작하기 전에는 고정접점(28)과 가동접점(26)이 접촉하고 있다. 전력공급 계통에 고장이 발행하여 차단기가 동작하면 대칭축(24)을 따라서 가동접점(26) 및 노즐(30)이 설치된 부분이 오른쪽으로 이동하면서 고장전류를 차단하게 된다.

이러한 초고압 차단기의 성능을 평가하기 위해서는 차단기가 동작할 때, 파퍼실(22)에서의 압력변화를 측정하는 것이 필수적이다. 예를 들어 파퍼식 가스차단기의 경우 파퍼실(22)에서의 압력을 측정하기 위해서는 도 2와 같이 파퍼실(22)의 피스톤(20)에 압력센서(18)를 설치하게 된다. 차단기 동작시 측정된 압력변화에 대한 신호는 가스탱크(10)의 외부로 인출하여 기록장치(14)에 저장할 필요가 있다. 이를 위해서 가장 중요한 것은 가스탱크(10)에서 측정된 측정신호를 신호케이블(16)을 통해서 외부로 전달하기 위한 커넥터(100)가 설치되어야 한다. 이 커넥터(100)의 구조에 따라 압력센서(18)에서 측정된 신호가 정상적으로 외부로 인출되기도 하고 노이즈가 합쳐진 상태에서 기록장치(14)로 전송되기도 한다. 이러한 케이블 커넥터(100)는 진공 및 고압가스탱크에서 측정한 측정신호를 노이즈 발생없이 외부로 전송시키고 진공챔버의 진공도가 낮아지거나 가스탱크의 가스누설이 발생하지 않도록 하는 것이 대단히 중요하다.

일반적으로 새로운 가스차단기를 개발하기 위해서 대부분의 개발자는 수치해석 프로그램을 이용한다. 하지만 수치해석을 통하여 얻어진 해석결과의 타당성을 검증하기 위해서는 특성시험용 차단기를 제작하여 특성시험을 수행한 후 측정된 결과와 수치해석의 결과를 비교하여야 한다. 일반적으로 차단기의 특성시험을 통하여 얻을 수 있는 것은 차단전류의 크기, 차단기의 접점에서 발생하는 아크전압의 크기, 그리고 차단기의 속도 등이다. 이러한 측정결과를 가지고 수치해석의 결과에 대한 타당성을 검증하는 것은 문제가 있다. 차단기 내부에서 이루어지는 가스유동에서의 유동변수에 대한 것이 고려되지 않았기 때문이다. 이러한 이유로 해석결과와 비교하기 위하여 이용되는 것이 파퍼실(22)에서의 압력의 변화이다. 파퍼실(22)에서의 압력변화를 측정하기 위해서는 도 1과 같이 압력센서(18)가 설치되고 측정된 압력신호가 가스탱크(10)의 외부로 전송되어야 한다. 이러한 과정에서 가스탱크에 커넥터가 설치되어야 하는데 이는 노이즈가 없이 압력변화의 값을 전송할 필요가 있다.

따라서, 본 고안자들은 진공탱크나 고압의 가스탱크로부터 측정결과를 효율적으로 인출할 수 있도록 커넥터(100)를 설계 제작하였으며 연결부는 현재 신호전송을 위하여 일반적으로 사용하는 BNC 타입의 케이블이 연결 가능하도록 하였다.

본 고안자들에 의하여 고안된 진공 및 고압용 케이블 커넥터에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 진공 및 고압용 케이블 커넥터는 도 3(a) 내지 도 3(b)에 도시한 바와 같이 4개의 부품으로 구성된다.

도 3(a)는 내부도체(110)의 형상을 도시한 것으로, 그 양 단부에는 고압 가스탱크의 내부에 설치된 신호케이블의 신호선과 외부에 설치된 신호케이블의 신호선이 끼워지는 구멍(112)(114)이 형성되어 있으며, 이 내부도체는 전도성이 우수한 예를 들면 구리로 이루어진다.

도 3(b)는 2개의 내부도체 지지물(120A)(120B)을 도시한 것으로, 도 3(c)의 외부도체(130) 안으로 내부도체(110)를 삽입하였을 때 내부도체(110)의 흔들림을 방지하고 또한 외부도체(130)와의 전기적 절연을 위하여 사용하는 것으로, 그 재질은 약간의 신축성이 있는 절연재로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 내부도체 지지물(120A)(120B)은 그 내부에 관통구멍(125A)(125B)이 형성되어 있고, 이 관통구멍(125A)(125B)에 상기 내부도체(110)의 양 단부가 삽입된다.

도 3(c)는 탱크의 외벽 플랜지에 설치되는 외부도체(130)를 도시한 것이다. 상기 외부도체(130)는 탱크의 외측 플랜지에 위치되어 외부 케이블이 연결되는 제1관부(134)와, 외측 플랜지에 위치되어 외측 플랜지면에 밀착되는 지지부(132)와, 탱크의 플랜지 중간에 위치되는 중간관부(136)와, 탱크의 내측 플랜지에 위치되어 내부 케이블이 연결되는 제2관부(138)로 구성된다.

상기 제1관부(134)와 지지부(132), 중간관부(136) 및 제2관부(138)의 중심부분에는 관통구멍(139)이 형성되어 있으며, 이 관통구멍(139)에는 상기 내부도체(110)와 내부도체 지지물(120A)(120B)의 결합체가 삽입된다.

상기 제1관부(134)의 외측에는 상기 플랜지 외측에 고정시키기 위한 고정돌기(134A)(134B)가 돌출형성되어 있고, 중간관부(136)의 상기 플랜지 내측에 밀착되는 측면에는 O링(도 4의 132B 참조)이 삽입되는 홈(132A)이 형성되어 있으며, 상기 중간관부(136)의 외측에는 나사산(136A)이 형성되어 있고, 상기 제2관부(138)의 외측에는 상기 플랜지 내측에 고정시키기 위한 고정돌기(138A)(138B)가 돌출형성되어 있다.

도 3(d)는 탱크의 플랜지에 상기 외부도체(130)를 밀착결합하기 위한 외부도체 지지물(140)을 도시한 도면이다. 상기 외부도체 지지물(140)의 중앙에는 관통구멍(145)이 형성되어 있고, 그 관통구멍에는 나사산이 형성되어, 상기 외부도체(130)의 중간관부(136)에 나사 결합되도록 되어 있다.

상기와 같은 구성요소들을 조립한 도면을 도 4에 도시하였고, 그 제작된 구성을 도5에 도시하였다. 상기한 구성에 의하면, 외부도체(130)만으로도 가스의 누설 및 진공도 누설을 방지할 수 있지만 나사선이 망가지게 되면 진공 및 가스 누설이 발생하게 되고 가스누설이 발생하면 안전상의 문제가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 케이블커넥터를 고정하여야 할 필요가 있다. 이를 위하여 외부도체 지지물(140)을 사용한다.

그리고, 외부도체(130)의 내부 구멍(139)에는 내부도체 지지물(120A,120B)과의 사이에 진공처리용 본드를 주입하여 밀봉한다. 따라서, 진공 및 압력조건의 변화를 방지할 수 있으며 외부도체(130)의 외부로는 O링(132B)에 의하여 방지할 수 있다. 신호전송은 현재 사용하고 있는 BNC케이블의 내부치수와 동일하게 제작하여 신호의 왜곡이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 고안은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 실용신안등록 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 고안에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 따르면, 진공챔버나 고압의 가스탱크 내부에서 측정한 신호를 전송하는데 문제점이 발생하지 않으므로 향후 진공 및 가스탱크에서 동작하는 설비를 개발하는 개발자가 특성시험을 수행할 경우 측정신호를 원활하게 외부로 전송할 수 있음으로 제품개발을 위한 시간 및 경비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 케이블이 연결되는 제1관부와, 진공 및 고압 밀봉 대상의 플랜지에 위치되어 일측 플랜지면에 밀착되는 것으로 그 밀착면에는 O링이 삽입되는 홈이 형성되어 있는 지지부와, 그 외측면에 나사산이 형성된 중간관부와, 상기 플랜지의 다른측에 위치되어 케이블이 연결되는 제2관부가 일체로 구성되고, 상기 제1관부와 상기 지지부, 상기 중간관부 및 상기 제2관부의 중앙에는 관통구멍이 형성되어 있는 외부도체와;

   양 단부에 각각 신호케이블의 신호선이 끼워지는 구멍이 형성되어 있으며, 상기 외부도체의 관통구멍에 삽입 설치되는 내부도체와;

   상기 외부도체의 관통구멍에 밀착 삽입설치되는 것으로, 그 중앙에 상기 내부도체가 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있는 절연재의 내부도체 지지물과;

   그 중앙에 상기 외부도체의 중간관부와 나사결합되는 관통구멍이 형성되고, 상기 외부도체의 지지부와의 사이에 상기 플랜지가 위치된 상태에서 상기 지지부와 상기 플랜지가 밀착되도록 하는 외부도체 지지물을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 내부도체는 구리재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 내부도체 지지물는 절연재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외부도체의 관통구멍과 내부도체 지지물 사이에 진공처리용 본드를 주입하여 밀봉한 것을 특징으로 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 내부도체 지지물은 각각 상기 외부도체 관통구멍의 양측단부에 삽입되어 상기 내부도체의 양단부가 끼워지는 두 개의 지지물로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 및 고압용 케이블 커넥터.