KR20150024939A - 고속 작동 회로 차단기를 형성한 전기 스위치 - Google Patents

Abstract

일반적인 폐쇄형 전기 스위치는 예를 들면, 점화 기체 발생기에 의해 상기 스위치를 개방시키기 위해 작동되는 슬라이딩 조립체를 갖는다. 작동 이전에, 슬라이딩 조립체 (21)의 전도성 부분은, 동일한 축 상에서 축 방향으로 오프셋되고 2 개의 전기 전도성 탭들 (13, 14) 각각에 속한 2 개의 링들 (13a, 14a)과 빽빽하게 접촉을 하며, 그리고 액추에이터가 트리거링된 이후에, 상류 탭 (13)은 슬라이딩 조립체의 전도성 부분으로부터 분리된다. 본 발명에 따라서, 슬라이딩 조립체는 튜브의 전체 길이를 따라 뻗어나간 슬롯에 의해 분할된 튜브를 포함하며, 그리고 슬라이딩 조립체의 전도성 부분은 상기 분할형 튜브 모두 또는 일부에 의해 구성되고, 전도성 부분과 1차 전기 전도성 탭들 간의 조임력은 분할형 튜브의 탄성에 의해 제공된다.

Description

고속 작동 회로 차단기를 형성한 전기 스위치{ELECTRICAL SWITCH FORMING A FAST ACTUATION CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 전기 스위치에 관한 것으로, 특히 회로 차단기로 작동하는 전기 스위치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 슬라이딩 조립체를 갖는 전기 스위치에 관한 것으로, 특히, 캐비티 (cavity)를 정의한 중공 몸체 (hollow body)와, 적어도 하나의 전도성 부분을 포함하고 "초기의" 제 1 위치로부터 제 2 위치로 상기 캐비티를 이동시키기에 적합한 슬라이딩 조립체와, 상기 슬라이딩 조립체와 연동하고 상기 슬라이딩 조립체가 상기 캐비티에서 이동하기 위해 배치된 액추에이터와, 그리고 상류 탭 (upstream tab) 및 하류 탭 각각을 갖는 적어도 2 개의 1차 전기 전도성 탭들을 포함한 타입의 전기 스위치에 관한 것이며, 이때 상기 상류 탭 및 하류 탭 각각은 상기 캐비티로 들어가는 링을 포함하고, 상기 링은 동일한 축 상에 있고 상기 슬라이딩 조립체의 이동 방향을 향해 축 방향으로 오프셋되고, 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분은, 상기 슬라이딩 조립체가 제 1 위치에 있게 될 시에, 2 개의 1차 전기 전도성 탭들과 적어도 빽빽하게 전기 접점을 이루며, 그리고 슬라이딩 조립체가 제 2 위치에 있게 될 시에, 상류 전기 전도성 탭은 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분으로부터 분리된다.

본 발명의 전기 스위치는 회로 차단기로 주로 사용되며, 그리고 전기 전환 스위치 (electric changeover switch)로 사용될 수도 있다. 본 발명은 특히 고-전류 전기 회로들에 적절하다.

본 발명에 걸쳐 있는 용어 "1차 전기 전도성 탭"은 슬라이딩 조립체가 제 1 위치에 있게 되는 동안, 즉, 전기 스위치가 초기 상태에 있는 동안, 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분에 연결된 전기 전도성 탭들을 지칭하기 위해 사용된다.

이와 달리, 용어 "2차 전기 전도성 탭"은, 슬라이딩 조립체가 제 2 위치로 이동된 후에만 (예를 들면, 제 1 전기 회로의 구성요소가 손상되었다고 간주되어기 때문에, 상기 제 1 전기 회로의 구성요소가 절연되어 제 2 전기 회로가 폐쇄될 시에), 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분에 연결된 전기 전도성 탭들을 지칭하기 위해 사용된다.

다양한 적용에서, 하나 이상의 구성요소들을 절연시키기 위해 (특히 이들 구성요소들이 손상될 시), 고정난 회로를 개방시키는 것을 가능케 하도록, 그리고 또한 적절하다면 브랜치 회로 (branch circuit)를 동시에 폐쇄시키기 위해 작동하는 것을 가능케 하도록 하는 고속이고 신뢰성이 높은 전기 스위치를 가지는 것이 필요하다.

문헌 FR 2 953 322는 상기에서 특정된 타입의 전기 스위치의 예시를 기술하고 있으며, 이 문헌에서 슬라이딩 조립체와 전도성 탭들 사이의 전기 접점은, 링들이 분할형 링들이고 이로 인해 특정 양의 탄성이 전기 연결부에 전해지기 때문에 또는 슬라이딩 조립체가 맞닿는 힘에 의해 링들에 맞닿게 되기 때문에, 빽빽하게 맞닿는 링들을 통해 일어난다. 그럼에도 불구하고, 결국, 분할형 링들은 이들의 형상을 잃어버리게 되고, 응력 완화의 영향 하에 타원형으로 되어가는 경향을 가진다. 상기와 같은 상황 하에서, 링들과 슬라이딩 조립체 사이의 전기 접점은 불확실하게 되거나 손실될 수도 있다. 전도성 탭들의 환형 링들 사이의 힘에 의한 슬라이딩 조립체의 장착은 어렵다고 밝혀졌다.

본 발명의 목적은 상술된 결점들을 피하는 전기 스위치를 제공하는 것에 있다.

특히, 본 발명의 목적은, 매우 간단하게 조립될 수 있고, 매우 짧은 지속 시간에 응답할 수 있으며, 그리고 시간의 경과에 따라 신뢰 가능한 전기 연결을 제공하는 상기의 특정 타입의 전기 스위치를 제공하는 것에 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은, 캐비티를 정의하는 중공 몸체와, 적어도 하나의 전도성 부분을 포함하고, "초기의" 제 1 위치로부터 제 2 위치로 상기 캐비티에서 이동하기에 적합한 슬라이딩 조립체와, 상기 슬라이딩 조립체와 연동하고, 상기 슬라이딩 조립체가 상기 캐비티에서 이동하기 위해 배치된 액추에이터와, 그리고 상기 캐비티로 들어가는 링을 각각 포함하는 상류 탭 및 하류 탭 각각을 갖는 적어도 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 (상기 링은 동일한 축 상에 있고 상기 슬라이딩 조립체의 이동 방향을 향해 축 방향으로 오프셋됨)을 포함하며, 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분은, 상기 슬라이딩 조립체가 제 1 위치에 있게 될 시에 2 개의 1차 전기 전도성 탭들과 조임력 (clamping force)으로 연결되며, 그리고 슬라이딩 조립체가 제 2 위치에 있게 될 시에 상류 전기 전도성 탭은 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분으로부터 분리되는 전기 스위치를 제공하며, 이때 상기 전기 스위치에 있어서, 상기 슬라이딩 조립체는 적어도 하나의 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 상기 튜브의 전체 길이를 따라 뻗어나가는 슬롯 (slot)에 의해 분할되고, 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분은 분할형 튜브 (split tube) 모두 또는 일부로 구성되고, 상기 전도성 부분과 상기 1차 전기 전도성 탭들 사이의 조임력은 상기 분할형 튜브의 탄성에 의해 제공되는 것을 특징으로 한다.

상술된 정의에서, 용어 "상류" 및 "하류"는, 상기 슬라이딩 조립체가 작동될 시에 상기 슬라이딩 조립체의 이동 방향을 기준으로서 사용하는 동안, 타 측 소자에 대한 일 측 소자의 위치를 지칭하기 위해 사용된다.

상기의 제공에 의하여, 1차 전기 전도성 탭들과 함께 연결되는 전기 회로는, 전기 스위치가 초기 위치에 있게 되는 한, 신뢰성이 높은 전기 접점들에 의해 폐쇄된다. 슬라이딩 조립체의 1차 전기 전도성 탭들과 전도성 부분 사이의 연결이 분할형 튜브의 초기 조임에 의한 구성에 의해 얻어진 영구적인 전기 연결이기 때문에, 이러한 소자들의 전기 접점은 양호하게 제어되며, 그리고 전기 스위치가 진동을 받거나 충격을 받는 경우에도 시간의 경과함에 따라 저하되지 않는다. 간헐적인 접촉, 줄 효과 손실, 전기 아크, 기타 등등의 원치 않는 현상이 방지된다. 액추에이터의 구동 하에, 슬라이딩 조립체가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하게 될 시에, 탭들 중 적어도 하나는 더 이상 슬라이딩 조립체의 전도성 부분과 전기적으로 연결되지 않는다. 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 사이의 전기 연결은 차단되며, 그리고 전기 회로는 개방된다.

슬롯은 전기 연결을 설정하는 것을 용이하게 하는 분할형 튜브 탄성을 제공한다. 이로써, 분할형 튜브는 전기 전도성 탭들의 링들 사이의 가압 끼워맞춤으로서 맞닿을 수 있다.

용어 "가압 끼워맞춤 (force fit)"은, 튜브의 길이 방향의 자유 말단들을 서로를 향해 이동시키고 튜브의 방사상 크기를 감소시키기 위해 이러한 말단들을 가하는 실질적인 방사상 힘을 지칭하기 위해 사용되며, 그리고 튜브가 링들 사이에 삽입되면, 튜브의 말단들은 해제되고, 그 결과 상기 말단들은 튜브의 탄력 탄성의 영향 하에 링들의 내부 면들 쪽으로 밀어붙인다.

상기와 같은 분할형 튜브를 이용하여, 응력의 완화는 튜브의 직경을 증가시키도록 하고, 이로써 전기 접점을 개선시키는 원인이 되고, 튜브는 링 내에서 조립되는 동안 링의 내부 직경에 의해 제한된다.

분할형 튜브의 탄성은, 전기 저항이 매우 낮다는 것을 확보하기에 충분히 강한 조임력을 제공하는 반면, 그럼에도 불구하고 스위치가 동작할 시에 분할형 튜브를 이동시키는데 필요한 힘을 제한한다.

실제, 빽빽한 힘은, 상기 튜브를 수용하기 위한 링의 내부 직경보다 약 4% 내지 5%보다 큰 여유 직경 (rest diameter)을 가진 분할형 튜브를 선택함으로써, 그리고 튜브를 구성하는 물질의 탄력성을 사용하여 링에서 분할형 튜브를 조립함으로써 결정될 수 있다. 상기와 같은 조건 하에서, 약 30 마이크로옴 (μΩ) 내지 50 μΩ의 접촉 저항을 획득하는 것이 가능하다.

보다 일반적인 방식에서, 조임력을 조정하되, 다음과 같이 작용시킴으로써, 조정하는 것이 가능하다:

● 전도성 탭들에서 링들의 직경과 분할형 튜브의 움직이지 않은 외부 직경 사이의 조임 틈새, 및 특히, 슬롯을 정의하는 튜브의 2 개의 자유 말단들과 함께 분할형 튜브를 이동시킬 시에 상기 튜브에 가해지는 초기 응력;

● 분할형 튜브의 두께 (튜브의 길이가 최대 전압과 연관된 이유로 원하는 이동의 기능을 할 수 있는지의 여부); 및

● 물질들의 특성.

구성에 의해 이용 가능하게 구현된 이동 축과 직각을 이룬 조임력을 가진다는 사실은 분할형 튜브를 이동시키는데 필요한 힘을 감소시키는 것을 가능케 한다.

나아가, 캐비티 내부에서 분할형 튜브의 이동에 대한 저항은 약간 변화게 되고, 이때 링들과 분할형 튜브 사이의 조임의 크기는 변화게 된다.

관측되어야 하는 바와 같이, 분할형 튜브는 표준 튜브로부터 시작하여 간단한 밀링 (milling) 또는 컷팅 동작에 의해 상기 튜브를 분할시킴으로써 매우 간단하게 얻어질 수 있다.

본 발명에서, 연속적인 (즉, 방사상으로 틈이 없음) 환형 링들을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 링들은 허용 공차가 만족스러운 산업적인 기술들을 사용하여 펀칭 또는 스탬핑함으로써, 그리고 응력 (응력은, 분할형 링들이 슬롯 부근에서 일반적으로 타원형이 될 수 있기 때문에 분할형 링들에서 일어남)을 완화시킴으로써, 형상의 손상의 위험 없이 손쉽게 얻어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 슬롯은 튜브의 축 방향으로 뻗어나간다.

바람직하게, 튜브 내에 구현된 슬롯의 폭은 상기 분할형 튜브와 전도성 탭들 사이의 직경 차를 최대한 보상하기 위해 선택될 수 있고, 튜브의 직경은 전도성 탭들의 링들의 직경보다 크다 (조립체에 힘을 가하기 전)

실시예에서, 슬라이딩 조립체는 추가적인 조임 소자를 포함하며, 상기 조임 소자는 분할형 튜브 내부에 삽입되며, 그리고 외부 방향을 향한 방사상 조임력을, 상기 전기 전도성 탭들을 향하여 상기 튜브 상에 가하도록 구성된다. 바람직하게, 추가적인 조임 소자는 절연 물질로 구성된다.

실시예에서, 상기 액추에이터는 점화 기체 발생기 (pyrotechnic gas generator) (예를 들면, 마이크로 기체 발생기 및 그의 점화 개시기 (pyrotechnic initiator), 또는 점화 개시기)이며, 그리고 상기 슬라이딩 조립체는 상기 캐비티 내부에서 이동 가능한 피스톤과, 그리고 상기 점화 기체 발생기와 상기 피스톤 사이에서 정의된 기체 팽창 챔버를 포함한다. 바람직한 방식으로, 상기 피스톤은 절연 물질로 구성된다.

실시예에서, 상기 피스톤은 씰링 링을 수용하기에 적합한 적어도 하나의 원주 그루브를 포함한다.

실시예에서, 상기 피스톤은 절연 물질로 구성되며, 그리고 상기 캐비티를 따라 슬라이딩하기에 적합한 제 1 부분과, 그리고 상기 제 1 부분과 함께 위치되고 상기 튜브를 위한 안내 소자를 구성하기 위해 상기 분할형 튜브 내부로 적어도 부분적으로 삽입되기에 적절한 제 2 부분을 포함한다.

실시예에서, 상기 제 2 부분은 상기 분할형 튜브 내부의 힘에 의해 장착된다. 이로써, 안내 소자는 분할형 튜브가 방사상으로 개방되게 힘을 가하는 추가 기능을 가지고, 이로 인해 전도성 탭들의 링들과의 전기 연결은 강화된다.

실시예에서, 상기 피스톤은 상류에서 축 방향으로 개방된 캐비티를 제공하고, 상기 캐비티에 의해 정의된 공간은 상기 기체 팽창 챔버의 적어도 일부를 구성한다.

실시예에서, 상기 스위치는 상기 제 1 및 제 2 1차 전기 전도성 탭들로부터 하류에 배치된 적어도 하나의 2차 전기 전도성 탭을 포함하며, 상기 슬라이딩 조립체의 스트로크는, 상기 슬라이딩 조립체가 제 2 위치에 있게 될 시에, 상기 제 2 1차 전기 전도성 탭이 상기 슬라이딩 조립체의 전도성 부분에 의해 상기 2차 전기 전도성 탭에 전기적으로 연결되도록 한다.

상술된 구성은 회로 차단기들 및/또는 전환 스위치들의 수를 늘리는 것을 유리하게 한다. 이러한 실시예들에서, 그리고 가능한 변형 예에서, 스위치는, 2 개의 1차 전도성 탭들의 적어도 2 개의 그룹들이 상류로부터 하류로 서로 함께 배치되는 것, 그리고 상기 슬라이딩 조립체가 서로 전기적으로 절연되는, 해당 수의 전도성 부분들을 포함하는 것 (상기 전도성 부분들 각각은, 상기 슬라이딩 조립체가 초기 위치에 있게 될 시에, 단지 각 그룹의 전도성 탭들과 상호 연결됨)을 특징으로 한다.

관측되어야 하는 바와 같이, 상술된 변형 예에서, 또 다른 탭으로부터 하류에 위치된 2 개의 1차 전도성 탭들의 그룹의 상류 1차 전도성 탭은 상기 그룹에 대한 2차 전도성 탭으로 작동시킬 수 있다.

복수의 1차 전도성 탭 그룹들을 갖는 이러한 동일한 타입의 실시예에서, 상기 슬라이딩 조립체의 배치 및 2 개의 그룹들의 전도성 탭들의 배치는, 상기 슬라이딩 조립체의 중간 위치에 대해, 2 개의 그룹들의 전기 전도성 탭들이 상기 전도성 부분들을 통해 전기적으로 상호 연결되도록 하는 것을 확보하는 것 역시 가능하다.

예를 들어, 이러한 결과를 얻기 위해서, 상기 2 개의 전도성 부분들은 전도성 탭의 두께보다 작은 두께의 절연부에 의해 분리될 수 있고, 그 결과 상기 스트로크의 주어진 순간에서, 슬라이딩 조립체의 2 개의 전도성 부분들은 전도성 탭들 중 하나의 링의 두께에 의해 함께 전기적으로 연결된다. 이러한 일시적인 위치는 예를 들어, 슬라이딩 조립체의 이동 동안 전기 회로의 연속성을 확보하기 위해, 브랜치 회로를 잠시 폐쇄시키는 것을 가능케 한다.

실시예에서, 중공 몸체 내의 캐비티는, 슬라이딩 조립체가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동할 시에, 슬라이딩 조립체를 안내하는 안내부에 의해 하류 말단에서 종료된다. 상기 안내부는, 전도성 슬라이딩 분할형 튜브가 제 2 위치에 있게 될 시에, 상기 전도성 슬라이딩 분할형 튜브를 적절하게 위치시키는 역할을 한다. 이러한 제 2 위치에서, 전기 스위치가 하나 이상의 브랜치 회로들을 폐쇄시킬 시에, 상기 안내부는 슬라이딩 조립체의 특정 전기 전도성 탭들과 전도성 부분 (들) 사이에서 우수한 품질을 가지고 신뢰성이 높은 전기 접점을 확보하는 역할을 한다.

본 발명은, 순수 예시로, 그리고 첨부된 도면을 참조하여 볼 시에, 본 발명의 원리에 따른 전기 스위치의 바람직한 실시예들의 다음의 설명을 고려하여, 보다 양호하게 이해될 수 있고, 그의 다른 이점 역시 보다 명확하게 드러날 수 있으며, 상기 도면에서:
● 도 1a 및 1b는 회로 차단기를 형성하는 전기 스위치의 구조 및 동작을 도시한 개략적인 길이 방향의 단면도이고;
● 도 2는 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 전기 스위치의 하나의 가능한 기술적인 실시예의 분해 사시도이고;
● 도 3a 내지 3c는 또 다른 실시예의 구조 및 동작을 도시한 개략도이고;
● 도 4a 내지 4c는 여전히 또 다른 변형예를 도시한, 도 3a 내지 3c와 유사한 도면이며; 그리고
● 도 5는 본 발명과 함께 사용되기에 적절한 여전히 또 다른 변형예의 피스톤을 도시한다.

도 1 및 2를 보다 특히 참조하면, 본 발명에 따른 전기 스위치 (11)의 제 1 실시예를 볼 수 있으며, 이 예시에서는 상기에서 정의된 바와 같은 의미에서, 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 (13 및 14)에 연결된 임의의 전기 회로용 회로 차단기를 보다 특별하게 구성할 수 있다.

회로 차단기 스위치 (11)는 캐비티 (19)를 정의하는 전기 절연 물질의 중공 몸체 (16)와, 액추에이터 (23)와, 그리고 상기 캐비티 (19)로 돌출되는 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 (13 및 14)을 가진다.

전기 스위치 (11)는 또한, 캐비티 내부에서 이동되기에 적절한 슬라이딩 조립체 (20)를 가진다. 제시된 예시에서, 캐비티 (19)는 원통형이며, 그리고 슬라이딩 조립체 (20) 그 자체는 기본적으로 원통형이다.

슬라이딩 조립체 (20)는 적어도 하나의 전도성 부분을 가진 분할형 튜브 (21)를 포함한다. 도 1 및 2에서 도시된 예시에서, 분할형 튜브 (21)는 전체적으로 전도성을 가진다.

슬라이딩 조립체 (20)는 또한, 피스톤 종류를 형성하고 분할형 튜브 (21)를 동반 이행시키기 위해, 캐비티 내부에서 이동하기에 적합한 절연 물질의 슬라이드 (22)를 가진다.

제시된 예시에서, 액추에이터 (23)는 캐비티 (19)와 연통하기 위해, 중공 몸체에 설치된 종래 타입의 점화 기체 발생기이다.

기체 팽창 챔버 (25)는 점화 기체 발생기 (23)와 피스톤 (22)의 축 말단 면들 중 하나 사이에서 정의된다. 보다 구체적으로, 제시된 예시에서, 피스톤 (22)은 기체 발생기 (23)를 향하여 바라보는 그의 상류 면에서 캐비티 (26)를 가지며, 상기 캐비티 (26)는 기체 팽창 챔버 (25)의 일부를 구성한다.

슬라이드 (22)가 실제로 액추에이터 (23)와 접촉하는 초기 위치, 즉, 팽창 챔버 (25)가 최소의 체적으로 감소되는 초기 위치에서, 2 개의 전기 전도성 탭들 (13 및 14)은 "초기" 위치라 언급되는 제 1 위치에서 분할형 튜브 (21)를 통해 함께 전기적으로 연결된다. 전기 접점은 분할형 튜브 (21), 즉, 이러한 예시에서 전체 튜브의 전도성 부분을 통해 이루어진다.

도시된 바와 같이, 분할형 튜브 (21)는 액추에이터 (23)의 영향 하에 캐비티에서의 제 2 위치를 향하여 이동하되 (도 1b), 즉 점화 기체 발생기가 점화될 시에, 이동하며, 그리고 상기와 같은 상황 하에서, 2 개의 전도성 탭들 (13 및 14) 사이의 전기 연결은 차단되고, 그 결과 상류의 1차 전기 전도성 탭 (13)은 분할형 튜브 (21)로부터 분리된다.

본 발명의 현저한 특징에 따르면, 2 개의 전도성 탭들은 슬라이딩 조립체 (20)의 이동 방향을 따른 축 방향으로 오프셋되는 2 개의 링들 (13a 및 14a)을 동일 축 상에서 포함하며, 그리고 이러한 링들 (13a 및 14a)은 상기 제 1 위치에 있을 시에, 슬라이딩 조립체 (이 예시에서 분할형 튜브 (21))의 전도성 부분과 적어도 빽빽하게 접촉된다. 이러한 예시에서, 링들 (13a 및 14a)의 내부 면들은 캐비티 (19)의 벽과 동일한 높이로 이루어진다. 슬라이딩 조립체가 제 2 위치에 있게 될 시에, 링 (13a)은 슬라이딩 조립체의 전도성 부분 (즉, 분할형 튜브 (21))으로부터 분리된다.

바람직하게, 상기 제 1 위치에서, 분할형 튜브 (21)는 상기 1차 전도성 탭들 (13 및 14)의 링들 (13a 및 14a) 사이에서 가압 끼워맞춤으로 맞닿게 되고, 이로 인해, 전기 스위치 (11)를 작동시키기 전의 기간 동안 상기 1차 전도성 탭들 사이에서 우수한 전기 연결을 보장할 수 있다.

도 2는 상술된 회로 차단기에 따른 전기 스위치를 구현하기 위한 간단하고 저렴한 방식으로 가능한 방법을 도시한다.

중공 몸체 (16)는 2 개의 하우징 소자들 (30 및 31) 각각, 즉, 좌측 소자 (30) 및 우측 소자 (31)과 함께 조립함으로써, 정의된다.

하우징 소자 (30)는, 각각의 전기 전도성 탭 (13, 14)의 일부 및 기체 발생기 지지부 (12)의 일부를 수용하기 위해 정의된 형상을 가진 측방향 개방 함몰부 (33)의 위에 의해 얹혀져 있는 2 개의 탭핑 블라인드 홀들 (tapped blind holes) (32)을 포함한다.

각각의 전기 전도성 탭은 연결 바 (connection bar) (13b, 14b)에 의해 측 방향으로 뻗어나가는 링 (13a, 14a)을 가지며, 이때 상기 연결 바는 회로 차단기 외부의 전기 회로에 연결될 수 있도록, 절연 중공 몸체 외부로 돌출한다.

제 2 하우징 소자 (31)는, 고정 볼트들 (fastener bolts) (37)이 삽입될 수 있는 2 개의 관통 홀들 (36)을 가진다. 제 1 하우징 소자 (30)과 동일한 방식으로, 이는 유사하게 각각의 전기 전도성 탭 (13, 14)의 일부 및 기체 발생기 지지부 (12)의 일부를 수용하기 위해 정의된 형상을 가진 측방향 개방 함몰부 (34)를 가진다.

기체 발생기 지지부 (12)는 2 개의 하우징 소자들 (30, 31) 사이에서 장착되며, 그의 말단에서 기체 발생기 (23)를 수용하는 홀 (38)을 가진다. 기체 발생기 (23)는 상기 홀 (38) 내부에 기체 팽창 챔버 (25)를 정의하기 위해, 상기 지지부 (12) 내부에 장착된다.

상술된 바와 같이, 분할형 튜브 (21)는 2 개의 링들 (13a 및 14a) 각각에 힘으로 맞닿게 된다.

이러한 방식으로, 상기 제 1 또는 "초기" 위치에서, 동일 축 상에서 축 방향으로 오프셋된 2 개의 링들 (13a 및 14a)은 분할형 금속 튜브 (21)에 의해 전기적으로 상호 연결된다.

제시된 예시에서, 슬라이드 (22)는 슬라이딩 분할형 튜브 (21) 내부에 삽입된다. 이로써, 슬라이드 (22)는 다음의 기능을 실행한다:

원통형 형상을 하고, 캐비티 (19)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가진 제 1 부분 또는 상류 부분 (41)은 상기 캐비티의 내부 면을 따라 슬라이딩한다.

도 1 및 2에서 상부 방향을 향한 그의 상류 면에서, 제 1 부분 (41)은 캐비티 (26)를 포함하며, 이때 상기 캐비티는 이러한 예시에서 마찬가지로 실질적으로, 팽창 챔버 (25)의 초기 체적의 일부를 정의하는 원통형으로 이루어진다.

도 2에 도시될 수 있는 바와 같이, 제 1 부분 (41)은, 씰링 (sealing) O-링 (63, 64)을 각각 수용하는 서로 축 방향으로 이격된 2 개의 원주 그루브들 (61 및 62)을 가진다. 이로써, 피스톤 (22)은 기체 팽창 챔버 (25)를 폐쇄시키며, 그리고 이러한 챔버의 폐쇄 환경에서 신속하게 압력을 상승시킬 수 있다. 기체 팽창 챔버 (25)에서 발생된 기체는 전도성 링들 (13a 및 14a)을 향하여 스며들지 못한다.

노치 (65)는 상기 그루브들 중 적어도 하나에 바람직하게 형성되며, 그리고 공기가 기체 팽창 챔버로부터 빠져나가지 못하도록 하는 보정 경로 (calibrated passage)를 형성하도록 구성되는 반면, 피스톤 (22)은 기체 발생기 지지부 (12)에 장착된다.

분할형 튜브로부터 적어도 부분적으로 상류에 위치한 피스톤 (22)은, 상기 튜브 (21)를 이동시킴으로써 회로가 차단될 수 있도록 하기 위해, 기체 팽창 챔버 (25) 내의 기체에 의해 발생된 압력 힘을 상기 튜브 (21)로 전달하는 기능을 가진다.

이러한 제 1 부분 (41)은 직경이 다소 작은 제 2 부분 (42)에 의해 하류로 뻗어나가고, 이때 상기 제 2 부분은, 분할형 튜브가 링들 (13a 및 14a) 사이에 삽입되면, 상기 분할형 튜브 내부에 가압 끼워맞춤으로 가능한 삽입될 수 있도록 선택된다.

이러한 제 2 부분은 분할형 튜브용 안내 소자로서 작동되는 반면, 캐비티 (19) 내부로 이동할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 이는 또한 링들 (13a 및 14a)에 대해 분할형 튜브를 가압하기 위한 추가 조임 소자를 형성할 수 있다.

점화 기체 발생기 (23)가 트리거링된 (triggered) 이후에, 위치는 도 1b에 도시된 바와 같다. 2 개의 탭들 (13 및 14) 사이의 전기 연결은 차단된다.

관측되어야 하는 바와 같이, 이러한 예시에서, 피스톤 (22)은 링들 사이에 삽입되면 튜브의 외부 직경과 기껏해야 동일한 직경을, 분할형 튜브로부터 바로 상류에 위치한 부분 상에 제공한다. 제시된 예시에서, 피스톤의 상류 부분의 직경은 분할형 튜브의 직경보다도 다소 작고, 그 결과 분할형 튜브를 동반 이행시킬 시에, 피스톤은 링들 간의 막힘 상태 없이 링들 사이에 손쉽게 슬라이딩할 수 있다. 이는 이러한 예시에서, 피스톤이 슬라이딩하는 캐비티의 가장 먼 상류 부분 (이 예시에서 발생기 지지부의 보어에 의해 형성)과, 보다 크고 링들이 돌출되는 그의 하류 부분 (하우징 소자들에 의해 형성) 사이의 작은 직경 차로 인해 가능하게 구현된다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐비티 (19)는 안내부 (45)에 의해 하류로 뻗어나가고, 이때 안내부 (45)는 분할형 튜브 (21)가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 통과할 시에 상기 분할형 튜브를 안내하는 역할을 하며, 그리고 직선 경로를 따르는 것을 확보하는 역할을 한다.

댐퍼 패드 (damper pad) (9)는 캐비티 (19)의 말단에 삽입된다. 필요하다면, 이러한 댐퍼 패드 (9)는, 전도성 분할형 튜브 (21) 및 절연 피스톤 (22)으로부터 충격 엔너지를 감소시키는 기능을 가지되, 이러한 2 개의 2 개의 부분들이 스위치 몸체 (16)의 말단과 접촉을 이룰 시에 감소시키는 기능을 가진다.

보다 특히 도 3a 내지 3c를 참조하면, 관측될 수 있는 바와 같이, 회로 차단기 및 전환 스위치 둘 다를 형성하는 전기 스위치 (11A)는 상술된 바와 같이 동일한 모듈들을 사용하여 간단한 방식으로 얻어진다.

보다 구체적으로, 슬라이딩 조립체 (20)가 제 1 또는 "초기" 위치에 있게 될 시에, 전기 관점으로부터의 상황은 도 3a에 도시된 바와 같고, 즉, 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 (13 및 14)은 상기의 예시에서와 같이, 분할형 튜브 (21)에 의해 상호 연결된다.

그럼에도 불구하고, 2 개의 1차 전도성 탭들 (13 및 14)과 더불어, 전기 스위치 (11A)는 하류 1차 전도성 탭 (14)으로부터 하류에 위치한 2차 전기 전도성 탭 (50)을 포함하고, 이때 상기 2차 전기 전도성 탭은 또한 스위치 몸체 외부에 돌출되는 전도성 바 (50b)에 의해 하나의 측면 상에서 뻗어나가는 링 (50a)을 가진다.

슬라이딩 조립체가 제 1 위치에 있게 될 시에, 2차 전도성 탭은 분할형 튜브 (21)로부터 분리된다.

이와 달리, 점화 기체 발생기 (23)가 트리거링된 이후에, 슬라이딩 조립체 (20)가 그의 제 2 위치 (도 3c)에서 발견될 시에, 하류 1차 전기 전도성 탭 (14)은 분할형 링 (21)에 의해 상기 2차 전기 전도성 탭 (50)과 전기적으로 연결되면서, 상류 1차 전기 전도성 탭 (13)은 전도성 분할형 튜브 (21)로부터 분리된다. 분할형 튜브 (21)의 길이는, 짧은 순간 동안 슬라이딩 조립체 (20)의 스트로크 중에, 모든 3 개의 탭들 (13, 14, 및 50)이 분할형 튜브 (21)에 의해 전기적으로 상호 연결되도록 한다. 이는 도 3b에 도시된 상황이다. 이로써, 브랜치 회로는 회로 차단기가 개방되기 전에 폐쇄될 수 있다.

도 4a 내지 4c는 스위치 (11B)의 또 다른 실시예를 도시하며, 이때 상기 스위치는 도 2에 도시된 구성요소들과 일반적으로 유사한 구성요소들을 사용하여 이루어질 수 있으며, 그리고 상류로부터 하류까지 서로 함께 배치된 1차 전도성 탭들 쌍의 여러 개의 그룹들 모두는 단일 슬라이딩 조립체와 연관될 수 있다. 예시에서, 상기와 같은 1차 전도성 탭들 쌍의 단지 2 개의 그룹들이 도시되었지만, 그러나 명확한 바와 같이, 장치는 상기와 같은 탭들의 다수의 그룹들을 가질 수 있도록 모듈러 방식으로 "뻗어나갈" 수 있다.

상술된 실시예들에서 축 방향으로 보다 긴 캐비티 (19)를 정의하는 전기 절연 물질의 중공 몸체 (16)와, 그리고 피스톤 (22A)의 인접한 말단에 연관된 기체 팽창 챔버 (25)를 정의하기 위해 중공 몸체의 일측 말단에 장착된 점화 액추에이터 (23)를 볼 수 있다.

도 5에서 보다 상세하게 도시된 피스톤 (22A)은 이러한 예시에서 상술된 실시예의 피스톤과는 형상이 서로 상이하되, 이는 분할형 튜브로 들어가는 추가 안내부에 의해 뻗어나가지 않는다는 점에서 상이하다. 다시 말하면, 이러한 예시에서, 분할형 튜브 (21A)는 캐비티 (19) 내부에서 이동 가능한 피스톤 (22A)과는 연관되어 있지 않다. 이때, 피스톤 (22A)은 분할형 튜브 (21A)와 점화 기체 발생기 사이에 개재되어 있고, 팽창 챔버 (25)는 피스톤 (22A)과 액추에이터 (23) 사이에서 정의된다.

이로써, 캐비티 (19)를 따라 슬라이딩하기에 적절한 직경을 가진 단일부 (41)를 포함하는 피스톤 (22A)은 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하는 목적을 위해 단지 축 방향으로 분할형 튜브 (21A)를 가한다.

이러한 예시에서, 2 개의 1차 전도성 탭들 (113 및 114)의 제 1 그룹 및 2 개의 1차 전도성 탭들 (213 및 214)의 제 2 그룹을 볼 수 있으며, 그리고 분할형 튜브는 해당 수, 즉, 2 개, 이러한 예시에서 2 개의 전도성 부분들 (58 및 59)을 가지고, 이때 상기 전도성 부분들은 서로 전기적으로 절연된다. 이러한 예시에서, 분할형 튜브 (21A)는 1차 전도성 탭들 쌍의 2 개의 그룹들 사이의 초기 위치에서 뻗어나가는 절연부 (60)에 의해 분리된 2 개의 금속부들을 가진다. 이러한 방식으로, 슬라이딩 조립체가 도 4a에 도시된 바와 같이 초기 위치에 있게 되는 동안, 상기 전도성 부분들 (58, 59) 각각은 단지 그룹들 각각의 전도성 탭들과 상호 연결된다. 점화 기체 발생기가 작동된 이후에, 도 4c에 도시된 상황과 같이 되고, 즉 분할형 튜브 (21)는 제 1 그룹 (상류 그룹)의 상류 1차 전도성 탭 (113)으로부터 완전하게 분리되고, 제 1 그룹의 하류 1차 전도성 탭 (114)은 상류 분할형 튜브 (58)를 통해 제 2 그룹의 상류 1차 전도성 탭 (213)과 접촉되는 반면, (하류) 제 2 그룹의 하류 1차 전도성 탭 (214)은 분할형 튜브 (59)의 하류부와 전기 접점을 이루지만, 다른 전도성 탭들 모두와는 전기적으로 절연되는데, 이는 절연부 (60)가 (하류) 제 2 그룹의 2 개의 1차 전도성 탭들 사이에 놓여 있기 때문이다. 이로써, 이러한 배치에서, 전환 기능은 1차 전도성 탭들의 2 개의 그룹들 사이에서 실행되고, 즉, 제 2 그룹의 상류 1차 전도성 탭 (213)은 제 1 그룹에 대해 2차 전도성 탭으로서 작동한다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 분할형 튜브 (21A)의 2 개의 전도성 부분들은 전도성 탭, 특히 제 2 그룹의 상류 전도성 탭 (213)의 두께보다 작은 두께를 가진 절연부 (60)에 의해 분리된다. 이로써, 도 4b에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 조립체가 이동하는 동안, 분할형 튜브 (21A)의 상류 부분과 제 1 그룹의 상류 전도성 탭 사이의 접촉이 여전히 차단되어 있지 않기 때문에, 2 개의 그룹들의 모든 전도성 탭들은 분할형 튜브를 통하여 짧은 시간 간격 동안 상호 연결된다.

모든 실시예들에서, 작은 부분의 통로는 슬라이딩 조립체 (20)의 이동을 용이하게 하기 위해, 몸체 (16)를 관통한 외부와 캐비티 (19) 사이에 구비될 수 있는 것이 바람직하다.

추가적으로, 기체 발생기로부터의 연소 제품들은 전도성일 수 있거나, 금속 입자들을 함유할 수 있다. 차단 회로가 고전압 하에 있게 되는 경우, 전기 아크 또는 금속판은 피스톤 (22)이 이동된 후에, 챔버 (25) 내부에서 일어날 수 있다. 이로써, 피스톤 (22)은, 작동 후에, 2 개의 링들 (13a 및 14a)이 절연부에 의해 분리되도록 절연 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

Claims (13)

1. ● 캐비티 (19)를 정의하는 중공 몸체 (16);
   ● 적어도 하나의 전도성 부분 (21, 21A, 58, 59)을 포함하고, "초기의" 제 1 위치로부터 제 2 위치로 상기 캐비티 (19)에서 이동하기에 적합한 슬라이딩 조립체 (20);
   ● 상기 슬라이딩 조립체 (20)와 연동하고, 상기 슬라이딩 조립체가 상기 캐비티 (19)에서 이동하기 위해 배치된 액추에이터 (23); 및
   ● 상기 캐비티 (19)로 들어가고 동일한 축 상에 있고 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 이동 방향을 향해 축 방향으로 오프셋되는 링 (13a, 14a)을 각각 포함하는 상류 탭 (13, 113, 213) 및 하류 탭 (14, 114, 214) 각각을 갖는 적어도 2 개의 1차 전기 전도성 탭들;을 포함하며,
   상기 슬라이딩 조립체 (20)의 전도성 부분 (21, 21A, 58, 59)은, 상기 슬라이딩 조립체 (20)가 제 1 위치에 있게 될 시에 2 개의 1차 전기 전도성 탭들 (13, 113, 213; 14, 114, 214)과 조임력 (clamping force)으로 연결되며, 그리고 슬라이딩 조립체 (20)가 제 2 위치에 있게 될 시에 상류 전기 전도성 탭 (13, 113, 213)은 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 전도성 부분 (21, 21A, 58, 59)으로부터 분리되는 전기 스위치 (11, 11A, 11B)에 있어서,
   상기 슬라이딩 조립체 (20)는 적어도 하나의 튜브 (21, 21A)를 포함하고, 상기 튜브는 상기 튜브의 전체 길이를 따라 뻗어나가는 슬롯 (slot) (29)에 의해 분할되고, 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 전도성 부분 (21, 21A, 58, 59)은 분할형 튜브 (21, 21A) 모두 또는 일부로 구성되고, 상기 전도성 부분 (21, 21A, 58, 59)과 상기 1차 전기 전도성 탭들 (13, 113, 213; 14, 114, 214) 사이의 조임력은 상기 분할형 튜브의 탄성에 의해 제공되는 전기 스위치 (11, 11A, 11B)
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬롯 (29)은 상기 튜브 (21, 21A)의 축 방향으로 뻗어나가는 전기 스위치 (11, 11A, 11B).
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 슬라이딩 조립체 (20)는 추가적인 조임 소자 (42)를 포함하며,
   상기 조임 소자는 분할형 튜브 (21) 내부에 삽입되며, 그리고 외부 방향을 향한 방사상 조임력을, 상기 전기 전도성 탭들 (13, 14)을 향하여 상기 튜브 (21) 상에 가하도록 구성되는 전기 스위치 (11, 11A).
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액추에이터 (23)는 점화 기체 발생기이며, 그리고 상기 슬라이딩 조립체 (20)는 상기 캐비티 (19) 내부에서 이동 가능한 피스톤 (22, 22A)과, 그리고 상기 점화 기체 발생기 (23)와 상기 피스톤 (22, 22A) 사이에서 정의된 기체 팽창 챔버 (25)를 더 포함하는 전기 스위치 (11, 11A, 11B).
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 피스톤 (22, 22A)은 씰링 링 (63, 64)을 수용하기에 적합한 적어도 하나의 원주 그루브 (61, 62)를 포함하는 전기 스위치 (11, 11A, 11B).
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 피스톤 (22)은,
   절연 물질로 구성되며, 그리고
   상기 캐비티 (19)를 따라 슬라이딩하기에 적합한 제 1 부분 (41)과, 그리고 상기 제 1 부분 (41)과 함께 위치되고 상기 튜브 (21)를 위한 안내 소자를 구성하기 위해 상기 분할형 튜브 (21) 내부로 적어도 부분적으로 삽입되기에 적절한 제 2 부분 (42)을 포함하는 전기 스위치 (11, 11A).
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제 2 부분 (42)은 상기 분할형 튜브 (21) 내부의 힘에 의해 장착되는 전기 스위치 (11, 11A)
8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤 (22, 22A)은 상류에서 축 방향으로 개방된 캐비티 (26)를 제공하고, 상기 캐비티 (26)에 의해 정의된 공간은 상기 기체 팽창 챔버 (25)의 적어도 일부를 구성하는 전기 스위치 (11, 11A, 11B).
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전기 스위치 (11A)는 상기 제 1 및 제 2 1차 전기 전도성 탭들 (13, 14)로부터 하류에 배치된 적어도 하나의 2차 전기 전도성 탭 (50)을 포함하며,
   상기 슬라이딩 조립체 (20)의 스트로크는, 상기 슬라이딩 조립체가 제 2 위치에 있게 될 시에, 상기 제 2 1차 전기 전도성 탭 (14)이 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 전도성 부분에 의해 상기 2차 전기 전도성 탭 (50)에 전기적으로 연결되도록 하는 전기 스위치 (11A).
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 슬라이딩 조립체 (20)의 배치 및 상기 1차 및 2차 전기 전도성 탭들 (13, 14, 50)의 배치는, 상기 슬라이딩 조립체의 중간 위치에서, 상기 1차 및 2차 전기 전도성 탭들 (13, 14; 50)이 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 상기 전도성 부분 (21)에 의해 전기적으로 상호 연결되도록 하는 전기 스위치 (11A).
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 스위치 (11B)는 상류로부터 하루로 서로 함께 배치된 2 개의 1차 전도성 탭들 (113, 114; 213, 214)의 적어도 2 개의 그룹들을 포함하며, 그리고
    상기 슬라이딩 조립체 (20)는 서로 전기적으로 절연되는, 해당 수의 전도성 부분들 (58, 59)을 포함하고, 상기 전도성 부분들 (58, 59) 각각은, 상기 슬라이딩 조립체 (20)가 초기 위치에 있게 될 시에, 단지 각 그룹의 전도성 탭들 (113, 114; 213, 214)과 상호 연결되는 전기 스위치 (11B).
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 슬라이딩 조립체 (20)의 배치 및 2 개의 그룹들의 전도성 탭들 (113, 114; 213, 214)의 배치는, 상기 슬라이딩 조립체 (20)의 중간 위치에 대해, 2 개의 그룹들의 전기 전도성 탭들이 상기 전도성 부분들 (58, 59)을 통해 전기적으로 상호 연결되도록 하는 전기 스위치 (11B).
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전도성 부분들 (58, 59)은 전도성 탭의 두께보다 작은 두께의 절연부 (60)에 의해 분리되는 전기 스위치 (11B).

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