KR20050089735A - 전기 케이블용 피드스루 및 공통 그라운드 - Google Patents

전기 케이블용 피드스루 및 공통 그라운드 Download PDF

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KR20050089735A
KR20050089735A KR1020040093595A KR20040093595A KR20050089735A KR 20050089735 A KR20050089735 A KR 20050089735A KR 1020040093595 A KR1020040093595 A KR 1020040093595A KR 20040093595 A KR20040093595 A KR 20040093595A KR 20050089735 A KR20050089735 A KR 20050089735A
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앤드류 코포레이션
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Abstract

본 발명은 각각의 전기 케이블의 외부 컨덕터를 수용 및 접촉하기에 적합한 다수의 케이블 보유부를 갖는 그라운드 스트랩(ground strap)을 구비하는 다수의 전기 케이블용 공통 그라운드 어셈블리에 관한 것이다. 내향 돌출 립 에지(inwardly projecting lip edge)는 케이블 보유부 내에 각각의 전기 케이블을 보유하기 위해 케이블 보유부 내에 형성될 수 있다. 그라운드 스트랩은 케이블 보유부와 각각의 외부 컨덕터를 더욱 더 전기적으로 접촉되게 하기에 적합한 케이블 보유부를 갖는 보유 절연체 및 지지 절연체에 의해 주위 구조로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 애퍼츄어를 갖는 베이스 플레이트의 형태로 피드스루(feedthrough)와 통합되는 경우, 베이스 플레이트의 플랜지(flange)는 지지 절연체를 지지할 수 있고, 페이스닝 플레이트는 그라운드 스트랩 쪽으로 보유 절연체를 압착하는데 사용될 수 있으며, 페이스닝 플레이트(fastening plate)는 애퍼츄어를 커버하도록 치수화된다.

Description

전기 케이블용 피드스루 및 공통 그라운드{FEEDTHROUGH AND COMMON GROUND FOR ELECTRICAL CABLES}
본 출원은 본 명세서에서 완전히 참고용으로 채택된, 2004년 3월 5일 출원된 미국 특허 출원 제10/708,469의 이익을 청구한다.
본 발명은 전기 케이블 결합용 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 피뢰 시스템의 부품으로서 유용한, 벌크헤드 페너트레이션(bulkhead penetration)을 채택할 수 있는 다중 전기 케이블용의 비용 효율적인 커플러에 관한 것이다.
전기 케이블, 예를 들면 안테나 타워의 동축 전송 라인은 예를 들어, 정전 방전 및/또는 벼락으로부터 야기되는 전류의 소산을 위한 그라운드로의 전기 경로를 제공하기 위해 접지된다. IEC 1024-1 및 MIL-STD-188-124A와 같은 산업 표준은 그라운딩 전기 회로가 예상된 전류 및 전압 레벨을 조정할 수 있는 것을 보장하도록 개발되었다. 이들 표준에 따르면, 그라운딩 전기 회로의 각 부분에는, 예를 들어 활발하게 호환가능한 상호접속이 제공되는데, 이 상호접속은 1 밀리옴 이하의 최소 교차 접속 저항 및 최소한 16 제곱 밀리미터의 컨덕터 횡단면적을 갖는다 (여기서, 컨덕터는 구리 재료이다).
종래의 전기적 그라운딩 솔루션은 전기 케이블을 따라 일렬로 배치된 커넥터 유니온(connector union) 및/또는 케이블의 외부 컨덕터에의 접속을 위한 클립, 스트랩 등을 포함한다. 각 케이블과의 개별 상호접속 및 그 다음은 그라운딩 버스에의 개별 상호접속은 상당한 비용을 발생시키고, 이 비용은 그라운딩을 필요로 하는 각각의 추가적인 케이블로 인해 증가한다. 또한, 각 개별적인 상호접속은 특정 토크 레벨로 통제되어야 하거나, 상호접속 양단의 전기적 저항은 상당히 변할 수 있다.
외부 컨덕터와의 견고한 전기 접속을 형성하기 위해서, 케이블의 소정의 외부 보호성 커버링이 제거되어, 수분용 침투 경로를 생성하는데, 이는 시간이 지나면, 노출된 컨덕터 및/또는 전기 접속 품질을 악화시킬 수 있다. 종래의 전기적 그라운딩 솔루션은 전형적으로 개스킷(gasket), 방수 랩(waterproofing wrap) 등과 같은 실링 부품을 포함해왔다. 이들 실링 솔루션의 적절한 응용은 훈련되고 동기 부여된 설치 인원을 필요로 할 수 있다.
전기 케이블이 구조물 내에 들어가게 되면, 이들은 전형적으로, 각 케이블을 지지 및 실링 처리하는 벌크헤드 페너트레이션 패널(bulkhead penetration panel)의 전용 애퍼츄어(aperture)를 통해 라우트(route)된다. 벌크헤드 페너트레이션 패널 내에 채택된 종래의 그라운딩 솔루션은 케이블 엔트리를 실링 처리하고, 각 케이블의 외부 컨덕터와 전기적으로 결합한 다음 공통 그라운드 버스에 결합하기 위한 다수의 개별 부품들을 필요로 한다. 다수의 별개의 부품들 및 상호접속들의 수반은, 종래 솔루션에 상당한 제조 비용, 설치 노동 조건 및 관리 비용을 야기한다.
전기 케이블 및 관련 부속 산업에서의 경쟁은 증가된 제조 효율, 감소된 설치 조건 및 간략화/총체적인 수의 개별 부품들의 감소로부터 야기되는 비용 감소에 초점이 맞춰져 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 결함을 극복하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 제1 실시예의 다양한 관점을 참조하여 예시적인 제1 실시예에서 설명된다. 본 발명은 외부 컨덕터를 갖는 전기 케이블과 관련하여 본 명세서에서 설명된다. 전기 케이블은 예를 들어, 동축 케이블, 도파관, 다중 컨덕터 케이블 등의 소정 형태일 수 있다. 또한, 상이한 형태의 전기 케이블이 본 발명에 의해 함께 결합될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 케이블용 피드스루 및 공통 그라운드(feedthrough and common ground for electrical cable; FCGEC)(1)는 지지 절연체(7)가 안착되어 있는 내향 돌출 플랜지(5)를 갖는 베이스 플레이트(3)를 구비한다. 지지 절연체(7)는 베이스 플레이트(3)로부터 전기적으로 절연되어, 그라운드 스트랩(9)을 지지한다. 보유 절연체(11) 및 페이스닝 플레이트(fastening plate)(13)는 그라운드 스트랩(9) 내에 형성된 다수의 케이블 수용부(들)(15) 내에 설치된 전기 케이블(미도시)을 고정하기 위해 그라운드 스트랩(9)과 일치되기에 적합하다. 다수의 대응하는 압축 홀(들)(16)은 설치시에 부품들을 함께 조이고 압축하여 그라운드 스트랩(9)과 각 전기 케이블의 외부 컨덕터 사이에 견고한 저저항의 전기적 접속을 생성하는, 압축 볼트, 나사 등(미도시)을 위해 페이스닝 플레이트(13), 보유 절연체(11), 그라운드 스트랩(9), 지지 절연체(7) 및 플랜지(5) 내에 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 그라운드 스트랩(9)의 각 케이블 수용부(15) 및 대응하는 보유 절연체(11)의 케이블 보유부(17)는 원하는 전기 케이블의 외부 컨덕터를 수용하기에 적합한 내부 직경을 갖는다. 마찬가지로, 본 발명은 케이블 수용부(15) 및 케이블 보유부(17)를 전송 라인의 대응하는 타원형 외부 횡단면과 일치시킴으로써 원형 횡단면과는 다른, 예를 들면 타원형 전송 라인을 갖는 케이블에 사용하기에 적합할 수 있다.
케이블 수용부(15)보다 작은 직경으로 방사상 내향 돌출하는 립 에지(들)(19)은 케이블 수용부(15)(들)의 상부 에지에 형성되어 각 케이블 수용부(15) 내에 립 에지(19)(들)을 지나 압축된 전기 케이블을 위한 기능을 보유하는 장소 내에 압축을 생성할 수 있다.
그라운드 스트랩(9)은 금속 또는 금속 합금, 예를 들면 구리로 만들어지는데, 이는 원하는 전기 케이블의 외부 컨덕터와 활발하게 호환가능하다. 어스 그라운드(earth ground)에 그라운드 스트랩(9)을 결합하기 위한 그라운드 버스 접속 포인트(20)는 예를 들어, 그라운드 스트랩(9)의 한 단부에 형성될 수 있다. 선택된 재료의 단일 피스(single piece)로 바람직하게 형성된, 그라운드 스트랩(9)은 적용가능한 전기 표준에 따른 적어도 최소 횡단면적을 갖도록 치수화될 수 있다. 또한, 그라운드 스트랩(9)은 전기 케이블과 적절한 접촉 면적을 제공하는 전기 케이블의 세로축을 따라 길이를 갖도록 치수화될 수 있다. 전기 케이블의 외부 컨덕터가 주름 잡혀, 접촉 면적을 감소키는 경우, 길이는 그에 따라 연장될 수 있다.
베이스 플레이트(3) 내에 형성된 애퍼츄어(21)는 이미 설치된 다른 부품들 및 커넥터들을 구비한 전기 케이블의 통과를 허용하도록 치수화될 수 있다. 애퍼츄어(21)를 통해 삽입된, 각 케이블은 립 에지(들)(19)에 의해 임시 고정되는 케이블 수용부(15) 내로 압축될 수 있다. 미사용된 케이블 수용부(들)(15)은 예를 들어, 스크랩 케이블(scrap cable) 또는 다른 적절히 치수화된 플러그의 길이로 플러그될 수 있다. 페이스닝 플레이트(13)는 그라운드 스트랩(9) 상의 적소에 있을 때 애퍼츄어(21)를 폐쇄하도록 치수화된다. 페이스닝 플레이트(13)에 의해 지지된 보유 절연체(11)는 또한 애퍼츄어(21) 상의 페이스닝 플레이트(13)의 폐쇄부를 실링 처리하도록 성형될 수 있다. 애퍼츄어(21) 및 페이스닝 플레이트(13) 주변 주위의 일련의 보유 홀(들)(22)은 나사(도시안됨)와 같은 탈착가능한 패스너를 통해 베이스 플레이트(3) 상의 장소 내에 페이스닝 플레이트(13)을 최종적으로 고정하는데 사용될 수 있다.
그라운드 스트랩(9)은 지지 절연체(7) 또는 보유 절연체(11) 내에 쇼울더(23)를 형성함으로써 베이스 플레이트(3) 및 페이스닝 플레이트(13)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 마찬가지로, 압축 볼트(들)는 지지 절연체(7) 및 보유 절연체(11) 내의 다수의 돌출 부분(들)(25) 및 대응하는 함몰부(들)(27)에 의해 그라운드 스트랩(9)으로부터 격리될 수 있고, 이와 반대도 가능하다. 바람직하게는, 절연체 재료는 비전도성 이외에도, 탄성적인 실링 특성을 갖는다. 지지 절연체(7) 및 보유 절연체(11)용의 적절한 재료는, 예를 들어 부틸 러버(butyl rubber), 니트릴(nitril), 이중합성 고무(epdm) 및 실리콘을 포함한다. 쇼울더(23)는 또한 외부 환경으로부터 그라운드 스트랩(9)을 실링 처리하게 하고, 지지 절연체(7)를 보유 절연체(11)에 대해 안착시켜, 수분 침투를 방지하도록 각 전기 케이블의 외부 컨덕터 주위를 실링 처리한다.
제1 실시예는 12 전기 케이블 구성으로서 예시된다. 대안적인 실시예에서, 전기 케이블의 수는 FCGEC(1)이 수용되기에 적합하게 되도록 변할 수 있다. 예를 들어, 외부 케이블 진행 방향에 따라 또는 안테나 타워의 상부 근처에 피드스루가 필요하지 않은 경우에 전기 케이블 외부 컨덕터의 공통 상호접속을 위해, 도 6 내지 도 8에 도시된 제2 실시예가 적용될 수 있다. 여기서, 유사하게 부호로 도시된 부품들처럼, 그라운드 스트랩(9)은 특대화된 지지 절연체(7)와 보유 절연체(11) 사이의 인클로저(enclosure)에 의해 돌출 접속 포인트(20)를 제외하고 격리될 수 있다. 또한, 지지 절연체(7)로부터 보유 절연체(11)까지의 직접 접촉은 전기 케이블의 세로축을 따라, 그라운드 스트랩(9)의 양측면 상에 인가된다. 전기 케이블의 각 외부 컨덕터 상에 및 주위의 각 절연체의 실링 효과를 더 향상시키기 위해서, 실링 핀(들)(29)은 케이블의 외부 컨덕터 내의 주름과 일치하기에 적합한 각 절연체의 케이블 외부 컨덕터 접촉면들에 인가될 수 있다.
본 발명은 부품들의 수가 감소된 비용 효과적인 공통 결합 솔루션을 제공한다. 설치는 페이스닝 플레이트(13)의 최종 설치 이전에 각 케이블을 보유하기 위한 그라운드 스트랩의 능력 및 각 케이블을 삽입하는데 이용가능한 넓은 공통 애퍼츄어(21)에 의해 간략화된다. 그라운드 스트랩이 단일 피스의 재료로 형성되기 때문에, 비용은 감소되고 설치 실패 가능성은 최소화된다. 벌크헤드 페너트레이션 특성 없는 실시예에서, 본 발명은 마찬가지로 비용 및 설치 조건을 감소시킨다.
상기 설명에서, 참조 번호가 공지된 등가물을 포함하여 비율, 정수, 부품 또는 모듈에 대해 만들어지는 경우에, 그러한 등가물은 본 명세서에서 개별적으로 설명된 것 처럼 채택된다.
본 발명이 실시예의 설명에 의해 도시되고, 실시예가 상세하게 설명되더라도, 이는 그러한 상세한 설명에 의해 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 방식으로 한정하려는 것이 출원인의 의도는 아니다. 추가적인 장점 및 변형은 본 분야의 숙련자들에게는 쉽게 이해되어지는 것이다. 따라서, 좀 더 넓은 측면에서의 본 발명은 도시되고 설명된 특정 상세한 설명, 대표적 장치, 방법 및 예시적 예에 국한되지 않는다. 따라서, 새로운 시도는 출원인의 일반적인 발명적 개념의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 그러한 상세한 설명으로부터 행해진다. 또한, 개선 및 변형이 다음의 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에 채택되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 소정의 발명의 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 실시예들을 기술하고, 후술될 실시예들의 상세한 설명이 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 된다.
도 1은 개방 위치에서, 본 발명의 제1 실시예의 내부 접합면의 등각 개략도.
도 2는 폐쇄 위치에서, 본 발명의 제1 실시예의 내부 접합면의 등각 개략도.
도 3은 폐쇄 위치에서, 본 발명의 제1 실시예의 외부 접합면의 등각 개략도.
도 4는 제1 실시예의 그라운딩 스트랩 케이블 접촉면의 등각 개략 근접도.
도 5는 제1 실시예의 실링 개스킷 케이블 접촉면의 등각 개략 근접도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 등각 분해 개략도.
도 7은 조립된, 본 발명의 제2 실시예의 등각 개략도.
도 8은 도 6의 근접도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 FCGEC
3 베이스 플레이트
5 플랜지
7 지지 절연체
9 그라운드 스트랩
11 보유 절연체
13 페이스닝 플레이트
15 케이블 수용부
16 압축 홀
17 케이블 보유부
19 립 에지
20 접속 포인트
21 애퍼츄어
22 보유 홀
23 쇼울더
25 돌출 부분
27 함몰부
29 실링 핀

Claims (19)

  1. 다수의 전기 케이블의 외부 컨덕터용 그라운딩 어셈블리에 있어서,
    제1 측면에 형성된 다수의 케이블 수용부를 갖는 그라운드 스트랩(ground strap)으로서, 상기 각각의 케이블 수용부가 각각의 전기 케이블의 외부 컨덕터의 외부 직경의 제1 섹션과 일치하기에 적합한, 상기 그라운드 스트랩;
    상기 그라운드 스트랩의 제1 측면과 일치하기에 적합한 보유 절연체로서, 상기 보유 절연체가 상기 케이블 수용부 내의 전기 케이블의 외부 컨덕터의 외부 직경의 제2 섹션과 일치하기에 적합한 다수의 케이블 보유부를 포함하는, 상기 보유 절연체; 및
    상기 그라운드 스트랩의 제2 측면과 일치하기에 적합한 지지 절연체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은 단일 피스의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은 적어도 16 제곱 밀리미터의 횡단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각각의 케이블 수용부는 방사상으로 내향 돌출하는 적어도 하나의 립 에지(lip edge)를 포함함으로써 상기 외부 컨덕터가 삽입시에 상기 케이블 보유부 내에 보유되는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지지 절연체 및 상기 보유 절연체는 돌출 그라운드 스트랩 접속 포인트를 제외하고, 상기 그라운드 스트랩을 캡슐화하는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부 컨덕터와 접촉하고 있는 상기 지지 절연체 및 보유 절연체의 부분들은 상기 외부 컨덕터 내에 형성된 주름(corrugation)과 일치하기에 적합한 다수의 실링 핀(sealing fin)을 구비하는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    애퍼츄어를 갖는 베이스 플레이트;
    상기 지지 절연체를 지지하기에 적합한 상기 애퍼츄어의 에지로부터 돌출하는 플랜지; 및
    상기 보유 절연체를 지지하기에 적합한 페이스닝 플레이트를 더 포함하고,
    상기 애퍼츄어는 상기 케이블 수용부로 상기 애퍼츄어를 통해 상기 전기 케이블의 통과를 허용하도록 치수화되고;
    상기 페이스닝 플레이트는 상기 보유 절연체가 상기 그라운드 스트랩 상에 안착될 때 상기 애퍼츄어를 커버하기에 적합한 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 플랜지, 상기 지지 절연체, 상기 그라운드 스트랩, 상기 보유 절연체 및 상기 페이스닝 플레이트를 통해 연장되는 다수의 압축 홀(compression hole)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지 절연체를 통해 그 곳에 압축 홀을 구비한 돌출 부분은 각 그라운드 스트랩 압축 홀을 통해 돌출하고;
    상기 보유 절연체는 상기 돌출 부분을 수용하기에 적합한 대응하는 함몰부(depression)를 구비함으로써, 상기 압축 홀이 상기 그라운드 스트랩으로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서, 상기 보유 절연체는 상기 지지 절연체가 상기 그라운드 스트랩에 대해 안착될 때 상기 지지 절연체에 대해 실링 처리하기에 적합한 쇼울더 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  11. 제7항에 있어서, 상기 보유 절연체는 상기 베이스 플레이트와 대면하고 있는 상기 페이스닝 플레이트의 범위를 커버하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 그라운딩 어셈블리.
  12. 외부 컨덕터를 구비한 다수의 전기 케이블용 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리(feedthrough and common ground assembly)에 있어서,
    애퍼츄어를 갖는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 의해 지지되는 지지 절연체;
    다수의 케이블 수용부를 갖는 그라운드 스트랩으로서, 각각의 케이블 수용부가 상기 전기 케이블들 중 하나의 외부 컨덕터를 수용하고 전기적으로 접촉하기에 적합하고, 상기 그라운드 스트랩이 상기 지지 절연체 상에 안착됨에 의해, 상기 애퍼츄어를 관통하는 전기 케이블이 상기 케이블 수용부 내에 안착될 수 있는, 상기 그라운드 스트랩;
    상기 케이블 수용부에 대응하는 다수의 케이블 보유부를 갖는 상기 그라운드 스트랩에 대해 안착되기에 적합한 보유 절연체로서, 상기 케이블 보유부가 상기 케이블 수용부 내에 안착된 전기 케이블의 외부 컨덕터의 노출 부분에 대해 실링 처리하기에 적합한, 상기 보유 절연체; 및
    상기 보유 절연체가 상기 그라운드 스트랩에 대해 안착될 때 상기 보유 절연체를 지지하고 상기 애퍼츄어를 커버하기에 적합한 페이스닝 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지지 절연체는 상기 애퍼츄어의 에지에서 상기 베이스 플레이트 내에 형성된 플랜지 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  14. 제12항에 있어서, 상기 케이블 보유부는 상기 케이블 보유부 내에 전기 케이블을 보유하도록 동작가능한 적어도 하나의 내향 돌출 립 에지를 구비하는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  15. 제12항에 있어서, 상기 보유 절연체는 상기 보유 절연체가 상기 그라운드 스트랩 상에 안착될 때 상기 애퍼츄어를 커버하기에 적합한 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  16. 제12항에 있어서, 상기 지지 절연체 및 상기 보유 절연체는 상기 베이스 플레이트로부터 상기 그라운드 스트랩을 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  17. 제12항에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은 상기 전기 케이블의 세로축을 따르는 길이를 가짐으로써 상기 각각의 전기 케이블이 케이블 수용부 내에 배치될 때, 상기 전기 케이블의 상기 외부 컨덕터가 IEC 1024-1과 MIL-STD-188-124A 중 하나에 따라 상기 그라운드 스트랩과의 전기적 접촉 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  18. 제12항에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은 적어도 16 제곱 밀리미터의 횡단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
  19. 제12항에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은 단일 피스의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 피드스루 및 공통 그라운드 어셈블리.
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