KR20030089503A - 차단기의 유체압 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기의 유체압 구동장치에 있어서, 파일롯밸브의 결함 발생시에도 동작시간에 영향을 미치지 않도록 하는 것이다.

이를 위하여 차단기의 접점은 전류를 유통 차단하는 가동 접촉자(1)와 고정 접촉자(2)를 가진다. 한쪽 끝에 가동 접촉자를 설치한 축의 다른쪽 끝부에는 피스톤(5)이 설치되어 있고, 이 피스톤은 실린더(4)내에 수용되어 있다. 변환밸브(13)는 피스톤을 구동하는 유압을 변환한다. 이 변환밸브를 변환하기 위하여 파일롯밸브(50, 60)가 설치되어 있다. 각 파일롯밸브는 1쌍의 대향하여 배치된 밸브체(53, 55, 63, 65)와, 밸브체 사이를 접속하는 스프링(54, 64)을 가지고 있다. 한쪽의 밸브체는 다른쪽의 밸브체에 접촉하기까지 스트로크 가능하다.

Description

차단기의 유체압 구동장치{HYDRAULIC APPARATUS FOR CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 차단기의 유체압 구동장치에 관한 것으로, 특히 전력용 차단기에 적합한 유체압 구동장치에 관한 것이다.

종래의 차단기에서는 예를 들면 일본국 특개평7-217401호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 고압회로 차단기의 유압장치는, 가동 접점용 구동 피스톤을 가지고 있다. 가동접점은 투입상태에서 고압탱크에 접속된 2개의 피스톤을 가지고, 이 2개의 피스톤은 그것에 작용하는 고압유체로 구동되고 있다. 회로차단에서는 피스톤의 저압측에 유로가 형성되도록 변환밸브가 작동한다. 투입용 파일롯밸브와 차단용 파일롯밸브가 변환밸브를 구동한다. 그리고 2개의 회로차단용 파일롯밸브가 변환밸브에 접속되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개평7-217401호 공보

상기 일본국 특개평7-217401호 공보에 기재된 차단장치에서는, 한쪽의 파일롯밸브에 무엇인가 이상이 발생하여 이 파일롯밸브가 동작하지 않게 되면, 다른쪽의 파일롯밸브만의 동작이 되어, 차단기의 개극 및 폐극시간이 변화하는 결함을 일으킨다. 전력용 차단기에 있어서는 차단기가 개극하는 데 요하는 시간(개로지령으로부터 접점이 떨어지기까지의 시간)과 폐극하는 데 요하는 시간(폐로지령으로부터 접점이 떨어지기 까지의 시간)은, 소정시간의 범위내에 수습되지 않으면 안된다. 또 상마다 차단기를 구비하는 경우에는, 상 사이의 동작시간의 차이가 작은 것이 필요하다. 또한 밸브체를 삽입하는 몸체나 관로를 적게 하여 비용을 저감함과 동시에 소형화하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 결함을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 차단기의 동작의 신뢰성을 향상시키는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은 차단기의 동작시간을 장기에 걸쳐 대략 일정하게 하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 차단기를 소형화하여 비용을 저감하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 관한 차단기의 일 실시예의 종단면도로서, 폐로상태를 나타내는 도,

도 2는 도 1에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 통상의 개로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 3은 도 1에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 한쪽의 개로용 파일롯밸브가 동작하지 않았을 때의 개로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 4는 도 1에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 개로동작 중의 후기상태를 나타내는 도,

도 5는 도 4에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 개로상태를 나타내는 도,

도 6은 도 4에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 통상의 폐로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 7은 도 4에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 한쪽의 폐로용 파일롯밸브가 동작하지 않은 경우의 폐로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 8은 도 7에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 폐로동작 중의 후기상태를 나타내는 도,

도 9는 본 발명에 관한 차단기의 다른 실시예의 종단면도로서, 폐로상태를나타내는 도,

도 10은 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 통상의 개로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 11은 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 한쪽의 개로용 파일롯밸브가 동작하지 않았을 때의 개로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 12는 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 개로동작 중의 후기상태를 나타내는 도,

도 13은 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 개로상태를 나타내는 도,

도 14는 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 통상의 폐로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 15는 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 한쪽의 폐로용 파일롯밸브가 동작하지 않았을 때의 폐로동작 중의 초기상태를 나타내는 도,

도 16은 도 9에 나타낸 차단기의 종단면도로서, 폐로동작 중의 후기상태를 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정 접촉자 2 : 가동 접촉자

3 : 유체압 구동장치 4 : 유체압 실린더

5 : 피스톤 6 : 작은 수압면적측

7 : 실린더 조작실 8 : 유체압원

11 : 개로용 주 밸브 12 : 폐로용 주 밸브

13 : 변환밸브 28 : 변환밸브 파일롯실

50 : 개로용 파일롯밸브 53, 55 : 밸브체

54 : 스프링 60 : 폐로용 파일롯밸브

63, 65 : 밸브체 64 : 스프링

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 실린더내에 수용된 피스톤을 구동하여 가동 접촉자와 고정 접촉자를 가지는 접점을 개폐하는 차단기의 유체압 구동장치에 있어서, 피스톤을 구동하는 압력을 변환하는 변환밸브와, 이 변환밸브에 접속된 유로를 개폐하는 폐로용 파일롯밸브와 개로용 파일롯밸브를 설치하고, 각 파일롯밸브는 2개의 밸브체를 대향하여 배치하여, 밸브체의 이동방향을 실질적으로 역방향으로 한 것을 특징으로 한다.

이 특징에 있어서, 한쪽의 밸브체가 최대 스트로크까지 변위하고, 다른쪽의밸브체가 최소 스트로크위치에 있을 때에, 밸브체 끼리가 접촉하도록 각 밸브체를 배치하는 것이 바람직하다. 또 밸브체의 최대 스트로크를 대략 동일하게 하는 것이 좋고, 파일롯밸브는 포핏밸브이어도 좋다. 또한 밸브체의 스트로크에 비례하여 파일롯밸브의 유로면적이 변화하는 것이 좋고, 밸브체 사이를 스프링으로 접속하여도 좋다.

이하, 본 발명의 차단기의 유체압 구동장치의 일 실시예를, 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 도 1에 차단기의 유체압 구동장치의 종단면도를 나타낸다. 차단기는 폐로상태(통전 중인 상태)에 있다. 도 2 이하도 도 1과 동일한 종단면도이며, 각각 동작상태가 다르다. 도 2는 통상의 개로동작의 초기상태이고, 도 3은 개로용 파일롯밸브의 하나가 동작하지 않은 경우의 개로동작의 초기상태이다. 또 도 4는 개로동작의 후기상태이고, 도 5는 개로상태(차단한 상태), 도 6은 통상의 폐로동작 중의 초기상태, 도 7은 폐로용 파일롯밸브의 하나가 동작하지 않은 경우의 폐로동작의 초기상태, 도 8은 폐로동작 중의 후기상태이다.

도 1에 있어서, 접점을 개폐하는 차단기(100)는 고정 접촉자(1)와 가동 접촉자(2)를 가진다. 이 차단기(100)를 구동하는 유체압 구동장치(3)는 피스톤(5)과, 이 피스톤(5)에 수납되는 유체압 실린더(4)를 구비한다. 유체압 실린더(4)는 가동 접촉자(2)를 구동한다. 유체압 실린더(4)는 피스톤(5)에 의하여 작은 수압면적측 (6)과 큰 수압면적측(7)으로 나뉘어진다. 작은 수압면적측(6)에는 유체압원(8)으로부터 토출되어 어큐뮬레이터(9)에 축압된 작동유체의 공급압이 항상 작용한다. 실린더 조작실(7)을 형성하는 큰 수압면적측에는 개로용 주 밸브(11)와 폐로용 주밸브(12)의 개폐를 전환함으로써, 고압의 공급압 또는 리저버(10)의 저압의 리턴 유체압이 선택적으로 작용한다. 리저버(10)는 이 유압장치로부터 배출된 유체를 회수 및 저장한다.

개로용 주 밸브(11)는 2방밸브이고, 실린더 조작실(7)을 저압인 리저버(10)과 연통시켜 피스톤(5)에 개로동작을 시킨다. 개로용 주 밸브(11)의 한쪽 끝측에 형성된 개로용 주 밸브 파일롯실(17)에는 변환밸브(13)의 제어포트(14)가 접속되어 있다. 개로용 주 밸브(11)의 밸브체(15)를 폐쇄하기 위한 스프링(16)이, 밸브체(15)의 뒷면측에 설치되어 있다. 스프링(16)의 스프링력과 개로용 주 밸브 파일롯실 (17)의 고압의 유체압이 밸브체(15)를 폐쇄하는 데 사용된다. 개로용 주 밸브 파일롯실(17)에는 실린더 조작실(7)로부터 압출되는 유체도 작용하고, 이 유체의 압력에 의하여 개로용 주 밸브 파일롯실(17)이 저압이 되었을 때에 밸브체(15)가 개방된다. 밸브체(15)의 뒷면에는 저압실(18)이 형성되어 있고, 이 저압실(18)은 항상 리턴측과 통하여 있다. 개로용 주 밸브 파일롯실(17)의 내경은, 저압실(18)을 설치하고 있기 때문에 밸브체(15) 끝부에 형성한 밸브 시이트(19)보다 작은 지름으로 형성되어 있다. 여기서 개로용 주 밸브(11)는 폐쇄밸브상태에 있어서 밸브 시이트(19)의 왼쪽으로부터 작용하는 힘보다도, 개로용 주 밸브 파일롯실(17)에 부하되는 오른쪽으로부터 작용하는 힘쪽이 커지도록 수압면적 및 유체압력을 설정한다.

폐로용 주 밸브(12)는 2방밸브이고, 실린더 조작실(7)을 고압의 공급측 배관 (8a)과 연통시켜, 피스톤(5)을 사용하여 폐로시킨다. 폐로용 주 밸브(12)는, 밸브체 (20)와 이 밸브체(20)의 축에 접촉하는 피스톤(21)을 가지고 있다. 밸브체(20)의 뒷면측에는 스프링(22)이 배치되어 있고, 이 스프링(22)의 스프링력이 밸브체(20)에 작용한다. 폐로용 주 밸브(12)의 실린더와 피스톤(21) 사이에 형성된 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)에는 개로용 주 밸브 파일롯실(17)과 마찬가지로 변환밸브(13)의 제어포트(14)가 접속되어 있다. 폐로용 주 밸브(12)의 밸브체(20)의 뒷면측에는 보조실(26)이 형성되어 있고, 이 보조실(26)에는 밸브체(20)의 축중심으로부터 측면으로 빠지는 도통구멍(25)을 거쳐 실린더 조작실(7)이 연통하고 있다.

밸브체(20)의 밸브 시이트(27)의 지름은, 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)의 내경, 즉 피스톤(21)의 외경보다도 작고, 또한 보조실(26)의 내경보다도 크다. 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)을 저압으로 하면, 밸브체(20)에는 스프링(22)력과, 밸브 시이트(27)와 보조실(26)의 반지름의 차이에 의한 면적 차분에 작용하는 공급 유체압, 및 보조실(26)에 작용하는 유체압이 작용하여 밸브체(20)는 폐쇄된다. 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)을 고압으로 하면, 이 고압의 유체압력에 의하여 밸브체(20)는 개방된다.

변환밸브(13)는 축방향 중간부에 2개의 밸브부가 형성된 밸브체(31)를 가지는 2위치 3방밸브이다. 변환밸브(13)의 한쪽의 축 끝부에는 변환밸브 파일롯실(28)이 형성되어 있다. 밸브체(31)를 구동하기 위하여 2개의 파일롯밸브(50, 60)가 변환밸브(13)에 접속되어 있다. 변환밸브 파일롯실(28)은 폐로용 파일롯밸브(60)를 개방하고, 개로용 파일롯밸브(50)를 폐쇄함으로써 고압이된다. 또 폐로용 파일롯밸브 (60)를 폐쇄하고, 개로용 파일롯밸브(50)를 개방하면 저압이 된다. 저압과 고압을 변환함으로써, 개로용 주 밸브 파일롯실(17)과 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)에 통하는 제어포트(14)는 고압의 공급측과 연통하는 공급측 밸브실(29)이나, 또는 저압의 리턴측과 연통하는 리턴측 밸브실(30) 중 어느 하나와 연통한다.

밸브체(31)의 밸브부의 뒷면측 축부(32)는, 공급측 밸브 시이트(33)보다도 작은 지름이다. 변환밸브 파일롯실(28)의 수압면적은, 리턴측 밸브시이트(34)의 단면적과 밸브부의 뒷면측 축부(32)와 단면적의 차분보다도 크다. 따라서 변환밸브 파일롯실(28)을 저압으로 하면, 공급측 밸브 시이트(33)의 면적과 밸브부의 뒷면측 축부(32)의 면적의 차에 작용하는 공급압에 의하여 밸브체(31)는 아래쪽으로 이동한다. 한편, 변환밸브 파일롯실(28)을 고압으로 하면, 고압의 공급압에 의하여 발생하는 상향의 힘이, 상기 면적차에 작용하는 하향의 힘을 극복하여 밸브체(31)를 위쪽으로 이동시킨다. 또한 변환밸브 파일롯실(28)은, 스로틀(35)을 거쳐 제어포트 (14)를 가지는 밸브실과 연통하고 있다.

밸브부의 뒷면측 축부(32)의 더욱 뒷면측에는, 유지기구(36)가 설치되어 있다. 유지기구(36)는 유체압이 작용하지 않을 때에 밸브체(31)를 기계적으로 유지한다. 유체압이 작용하는 통상의 동작에서는, 유지기구(36)의 유지력은 무시할 수 있을 정도의 유지력이다.

폐로용 파일롯밸브(60)는, 마주 보고 배치된 폐로용 솔레노이드(61, 62)를 가진다. 폐로용 솔레노이드(61)를 여자하면 밸브체(65)가 개방되고, 폐로용 솔레노이드(62)를 여자하면 밸브체(63)가 개방된다. 이들 솔레노이드(61, 62)의 여자를 해방하면, 밸브체(63, 65) 사이에 설치한 스프링(64)의 스프링력에 의하여 밸브체 (63, 65)는 폐쇄된다. 마찬가지로 개로용 파일롯밸브(50)는 마주 보고 배치된 개로용 솔레노이드(51, 52)를 가진다. 개로용 솔레노이드(51)를 여자하면 밸브체(55)가 개방되고, 개로용 솔레노이드(52)를 여자하면 밸브체(53)가 개방된다. 이들 솔레노이드(51, 52)의 여자를 해방하면, 밸브체(53, 55)사이에 설치한 스프링(54)의 스프링력에 의하여 밸브체(53, 55)는 폐쇄된다.

폐로용 파일롯밸브(60)에서는, 밸브체(63, 65)가 대향하고 있고, 밸브체(63, 65)의 이동방향은 모두 도 1에 있어서 상하방향이다. 이 때문에 솔레노이드(61, 62)가 여자되면, 밸브체(63, 65)가 서로 부딪치도록 움직이기 때문에, 밸브체(63, 65)는 그 운동을 서로에 의하여 규제받는다. 동일한 이유로, 개로용 파일롯밸브 (50)에서도 2개의 밸브체(53, 55)는 서로에 의하여 자기의 운동을 규제받는다.

폐로용 파일롯밸브(60)의 1차측은 고압의 공급측에, 2차측은 개로용 파일롯밸브(50)의 1차측 및 변환밸브 파일롯실(28)에 접속되어 있다. 개로용 파일롯밸브 (50)의 2차측은, 저압의 리턴측에도 접속되어 있다. 폐로용 파일롯밸브(60)와 개로용 파일롯밸브(50)는, 모두 포핏밸브이고, 밸브체의 축방향 이동량에 유로면적이 거의 비례한다.

상기한 바와 같이 구성한 본 실시예의 동작을, 이하에 설명한다.

도 1의 폐로상태에서는, 실린더 조작실(7), 개로용 주 밸브 파일롯실(17), 폐로용 주 밸브 파일롯실(24), 변환밸브 파일롯실(28), 폐로용 파일롯밸브(60)의 1차측 및 개로용 파일롯밸브(50)의 1차측은, 모두 고압으로 되어 있다. 그리고 이들 모든 밸브는 폐쇄되어 있다.

이 상태에 있어서, 도시 생략한 상위 제어장치로부터 개로지령이 발생되면, 개로용 솔레노이드(51, 52)가 여자되어 개로용 파일롯밸브(50)의 밸브체(55, 53)가 밀려 개방된다. 변환밸브 파일롯실(28)이 저압의 리턴측과 연통하기 때문에, 공급측 밸브실(29)과 제어포트(14)를 가지는 밸브실에 작용하는 고압에 의하여 변환밸브 (13)가 개로조작상태로 전환된다. 이때 밸브체(53, 55)는 각각의 풀 스트로크의 절반인 곳에서 접촉하고, 그 이상 개구하지 않는다.

개로지령이 발생하였을 때, 개로용 솔레노이드(51)가 동작하지 않거나, 밸브체(55)가 고정되어 동작하지 않거나, 또는 개로용 솔레노이드(52)가 발생한 힘이 개로용 솔레노이드(51)가 발생하는 힘보다도 큰 등의 결함이 발생하면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 밸브체(53)가 풀 스트로크한다. 밸브체(53)가 풀 스트로크하면 밸브체(55)는 밸브체(53)에 밀려 폐쇄된다. 포핏밸브가 개구하였을 때의 유로면적은 포핏밸브의 축방향 이동량인 리프트량에 비례한다.

밸브체(53, 55)의 한쪽이 풀 스트로크하였을 때에, 1차측으로부터 2차측으로 작동유체가 흐르는 유로의 면적과, 밸브체(53, 55)가 각각 풀 스트로크의 절반인 곳에서 정지하였을 때에 1차측으로부터 2차측으로 작동유체가 흐르는 2 개소의 유로의 면적의 합이, 거의 같아진다. 변환밸브(13)의 변환속도는 개로용 파일롯밸브의 1차 측으로부터 2차측으로 작동유체가 흐르는 유로의 면적이 클 수록 빠르다. 도 2와 도 3에서는 유로면적이 같기 때문에, 변환밸브(13)의 동작속도는 변하지 않는다.

변환밸브(13)가 개로조작상태로 변환되었기 때문에, 제어포트(14) 및 이것에 접속된 개로용 주 밸브 파일롯실(17)이, 리턴측과 연통하여 저압이 된다. 개로용 주 밸브(11)는, 유체압 실린더(4)가 가지는 실린더 조작실(7)의 고압유체에 의하여 개방되고, 실린더 조작실(7)을 리턴측으로 연통시킨다. 이에 의하여 피스톤(5)과 가동 접촉자(2)가 개로동작을 개시한다.

실린더(4)의 작은 수압면적측(6)에는 고압이 부하되어 있으므로, 실린더 조작실(7)의 유체는 압출된다. 그때 밸브실(11a)의 압력이 높아져, 개로용 주 밸브 (11)는 개방된 상태를 유지한다. 도 4에 이 개로용 주 밸브(11)가 개방된 채인 개로동작 후기상태를 나타낸다. 피스톤(5)의 개로동작이 완료하면, 실린더 조작실 (7)로부터 리턴측으로의 흐름이 정지한다. 개로용 주 밸브(11)에서는, 도 4에 있어서 오른쪽과 왼쪽의 압력차가 없어진다. 따라서 개로용 주 밸브(11)는, 스프링(16)에 의하여 폐쇄된다. 한편 개로용 솔레노이드(51, 52)의 여자가 해방되기 때문에, 개로용 파일롯밸브(50)도 스프링력에 의하여 폐쇄된다. 즉, 다시 모든 밸브가 폐쇄된다. 이 상태를 도 5에 나타낸다.

변환밸브(13)가 동작한 후는, 도 2의 경우에서도, 도 3의 경우에서도 완전히 동일한 동작이다. 따라서 도 2의 경우와 도 3의 경우에서는, 개극시간이 변화하지 않는다. 또한 개로용 주 밸브 파일롯실(17)이 저압이 되면, 그것과 함께 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)도 저압이 된다. 그 때문에 폐로용 주 밸브(12)의 피스톤 (21)이 일단 오른쪽으로 움직인다. 그러나 폐로용 주 밸브(12)는 최초부터 폐쇄되어 있으므로, 피스톤(21)만이 움직여도 폐쇄된 그대로가 된다. 그 결과, 상기의 변환밸브 (13)에 의한 개로동작은, 폐로용 주 밸브(12)에 영향받지 않는다.

도 5의 개로상태에 있어서, 도시 생략한 상위 제어장치로부터 폐로지령이 발생되었을 때의 형태를 도 6에 나타낸다. 폐로용 솔레노이드(61, 62)가 여자된다. 폐로용 파일롯밸브(60)가 폐로용 솔레노이드(61, 62)에 의하여 밀려 개방되어, 공급측과 연통하는 파일롯밸브(60)의 1차측으로부터 2차측으로 작동유체가 유입한다. 변환밸브 파일롯실(28)은 고압이 되어, 변환밸브(13)가 폐로조작상태로 변환된다. 이때 밸브체(63, 65)는 각각 풀 스트로크의 절반인 곳에서 접촉하고, 그 이상 파롯밸브(60)를 개구시키지 않는다.

폐로지령이 발생하였을 때, 폐로용 솔레노이드(61)가 동작하지 않는, 밸브체 (65)가 고정되어 동작하지 않는, 또는 폐로용 솔레노이드(62)가 발생하는 힘이 폐로용 솔레노이드(61)가 발생하는 힘보다도 큰, 등의 결함이 발생하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 밸브체(63)가 풀 스트로크한다. 밸브체(63)가 풀 스트로크하면, 밸브체(65)는 밸브체(63)에 밀려 폐쇄된다. 폐로지령에서는 개로지령시와 마찬가지로, 밸브체(63, 65)의 한쪽이 풀 스트로크할 때에, 1차측으로부터 2차측으로 작동유체가 흐르는 유로에의 유로면적(도 7참조)과, 밸브체(63, 65)의 양쪽이 각각 풀 스트로크의 절반인 곳에서 정지할 때에, 1차측으로부터 2차측으로 작동유체가 흐르는 2개소의 유로의 면적의 합(도 6 참조)은, 거의 같다. 따라서 도 6과 도 7에서는 변환밸브 (13)의 동작속도는 변화하지 않는다.

도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이 변환밸브(13)가 동작하면, 제어포트(14)에 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)이 연통한다. 이에 의하여 제어포트(14)와 폐로용주 밸브 파일롯실(24)이 고압이 되고, 폐로용 주 밸브(12)의 피스톤(21)과 밸브체 (20)가, 도면에 있어서 왼쪽으로 움직여 폐로용 주 밸브(12)를 개방한다. 실린더 조작실(7)이 고압측과 연통하여, 가동 접촉자(2)와 일체가 된 피스톤(5)은, 폐로동작을 개시한다. 이때 실린더 조작실(7)은, 실린더 동작 개시 시에 순간적으로 고압이 된다.

실린더 조작실(7)의 압력이 상승함과 동시에, 도통구멍(25)을 거쳐 보조실 (26)의 압력도 높아진다. 그러나 피스톤(5)이 움직이고 있는 동안은 공급압까지는 상승하지 않는다. 즉, 실린더(4)의 작은 수압면적측(6)에 작용하는 공급유체의 압력, 가동 접촉자(2) 등의 질량, 피스톤(5) 주위에 설치한 도시 생략한 패킹의 마찰력 등의 부하를 극복하여 피스톤(5)을 구동할 수 있는 힘이, 실린더 조작실(7)에 생긴다. 이 힘은, 대략 작은 수압면적측(6)과 실린더 조작실(7)의 수압면적의 비로 결정된다. 실린더 조작실(7)의 수압면적의 쪽이 크기 때문에, 실린더 조작실(7)의 압력은 공급압보다도 낮아진다.

이 공급압력보다 낮은 압력이 실린더 조작실(7)에 작용하고 있는 상태에서는 피스톤(21)은 폐로용 주 밸브 파일롯실(12)에 인가되는 공급압력에 의하여 왼쪽으로 밀린다. 피스톤(21)이 왼쪽으로 밀리면, 이 피스톤(21)에 인접하는 밸브체(20)도 왼쪽으로 밀린다. 여기서 밸브체(20)와 피스톤(21)에는 다음의 왼쪽으로부터의 힘이 발생한다. 피스톤(21)의 지름과 밸브 시이트(27)의 지름차부분에 작용하는 작동유체의 압력에 의한 힘, 밸브 시이트(27)와 보조실(26)의 지름차부분에 작용하는 공급압에 의한 힘 및 스프링(22) 등의 힘이다. 한편 밸브체(20)와 피스톤(21)에는, 폐로용 주 밸브 파일롯실(24)에 작용하는 작동유체의 압력에 의하여 오른쪽으로부터의 힘이 발생한다.

스프링(22)력을 유체압의 힘보다 작게 설정하면, 보조실에 작용하는 압력은 피스톤(5)이 폐로동작 중의 공급압력보다 낮기 때문에, 오른쪽으로부터 작용하는 힘이 왼쪽으로부터 작용하는 힘보다 커진다. 이에 의하여 밸브체(20)는 왼쪽으로 밀린 상태를 유지하고, 피스톤(5)은 폐로동작을 계속한다. 변환밸브(13)가 폐로조작상태로 변환되면, 개로용 주 밸브 파일롯실(17)도 고압이 된다. 그러나 개로용 주 밸브(11)는 동작 개시전부터 폐쇄되어 있고, 밸브를 폐쇄하는 힘이 증가할 뿐으로 폐로동작에 악영향은 미치지 않는다.

폐로동작이 종료하여 피스톤(5)이 정지하면, 작동유체의 흐름이 정지한다. 실린더 조작실(7), 도통구멍(25) 및 보조실(26)내의 압력이, 공급압까지 높아진다. 스프링(22)의 힘에 의하여 폐로용 주 밸브(12)의 밸브체(20)와 피스톤(21)이 오른쪽으로 밀려 폐로용 주 밸브(12)가 폐쇄된다. 폐로측 솔레노이드(61, 62)를 사용하는 폐로지령이 끊기면, 폐로용 파일롯밸브(60)가 폐쇄된다. 이들 일련의 동작의 결과, 도 1에 나타낸 폐로상태에 이른다. 변환밸브(13)의 작동후의 폐로용 주 밸브 (12)와 피스톤(5)의 동작은, 도 6의 경우와 도 7의 경우에 동일하고, 폐극시간은 변화하지 않는다.

본 실시예에 의하면 솔레노이드나 파일롯밸브의 하나에 결함이 생긴 경우에도, 통상의 경우와 동일한 속도로 동작 가능하여, 차단기의 유체압 구동장치의 신뢰성을 향상할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도 9 내지 도 16을 사용하여 설명한다.

본 실시예에서는 도 1 내지 도 8에 나타낸 실시예에서 사용한 개로용 주 밸브 (11)과 폐로용 주 밸브(12)를 생략하고, 변환밸브(13)의 제어포트(14)를 유체압 실린더(4)의 실린더 조작실(7)에 접속하고 있다. 이에 의하여 변환밸브가 직접 유체압 실린더를 구동하고 있다. 도 9에 통전 중인 폐로상태를, 도 10에 통상의 개로동작의 초기상태를, 도 11에 개로용 파일롯밸브의 하나가 동작하지 않은 경우의 개로동작의 초기상태를 나타낸다. 또 도 12에 개로동작의 후기상태를, 도 13에 차단한 상태인 개로상태를, 도 14에 통상의 폐로동작 중의 초기상태를, 도 15에 폐로용 파일롯밸브의 하나가 동작하지 않은 경우의 폐로동작의 초기상태를, 도 16에 폐로동작 중의 후기상태를 나타낸다. 개로용 주 밸브(11)와 폐로용 주 밸브(12)를 생략한 점 이외는 도 1 내지 도 8에 나타낸 실시예와 모두 동일한 구성이다. 따라서 이들 도 9 내지 도 16의 상태는, 각각 도 1 내지 도 8의 상태에 대응한다.

본 실시예는 작은 용량으로부터 중간 용량의 차단기를 구동하는 경우에 적합하다. 또 본 실시예에서는 변환밸브에 의하여 직접 유체압 실린더를 구동하고 있기 때문에, 변환밸브의 동작시간의 차이가 개극시간 또는 폐극시간에 크게 영향을 미친다. 그러나 파일롯밸브를 사용하여 변환밸브의 동작시간을 변화시키지 않도록 하고 있기 때문에, 차단기의 동작에 악영향을 미치는 일은 없다.

상기 각 실시예에서는 파일롯밸브에 포핏밸브를 사용하고 있으나, 포핏밸브 대신에 스풀밸브를 사용하여도 좋다. 또 개로용 파일롯밸브와 폐로용 파일롯밸브는 독립으로 동작하므로, 개로용 파일롯밸브와 폐로용 파일롯밸브의 한쪽만을 상기 구조로 하여도 좋다. 또 상기 실시예에서는 파일롯밸브의 2개의 밸브체를 서로 접촉시켰으나, 접촉하지 않도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 파일롯밸브의 2개의 밸브체를 1밸브실내에 대향하여 배치하였기 때문에 차단기를 소형화할 수 있어 비용을 저감할 수 있다. 또 2개의 밸브체를 서로 접촉시켜 밸브체의 동작을 제한하였기 때문에 1개의 파일롯밸브에 결함이 생겨도 동작시간에 영향을 미치지 않아 신뢰성이 높은 차단기를 실현할 수 있다.

Claims (8)

1. 실린더내에 수용된 피스톤을 구동하여 가동 접촉자와 고정 접촉자를 가지는 접점을 개폐하는 차단기의 유체압 구동장치에 있어서,

   상기 피스톤을 구동하는 압력을 전환하는 변환밸브와, 이 변환밸브에 접속된 유로를 개폐하는 폐로용 파일롯밸브와 개로용 파일롯밸브를 설치하고, 각 파일롯밸브는 2개의 밸브체를 대향하여 배치하고, 밸브체의 이동방향을 실질적으로 역방향으로 한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2개의 밸브체를 1 밸브실내에 배치한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 한쪽의 밸브체가 최대 스트로크까지 변위하고, 다른쪽의 밸브체가 최소 스트로크위치에 있을 때에, 밸브체 끼리가 접촉하도록 각 밸브체를 배치한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 한쪽의 밸브체가 최대 스트로크까지 변위하고, 다른쪽의 밸브체가 최소스트로크위치에 있을 때에, 밸브체 끼리가 접촉하도록 각 밸브체를 배치한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 밸브체의 최대 스트로크를 대략 동일하게 한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 파일롯밸브를 포핏밸브로 한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 밸브체의 스트로크에 비례하여 파일롯밸브의 유로면적이 변화하는 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브체 사이를 스프링으로 접속한 것을 특징으로 하는 차단기의 유체압 구동장치.