KR20160040898A - 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파단 방지 복귀 스프링 조립체에 관한 것이다. 본 발명은, 반복 하중에도 내구성을 갖는 결합부를 채용함으로써, 매커니즘이 투입 및 투입대기상태를 반복하며 작동시 복귀 스프링이 파단되지 않고 내구성을 가질 수 있는 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 제공한다.

Description

차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체{A return spring assembly of circuit breaker for improvement of mechanical endurance}

본 발명은 파단 방지 복귀 스프링 조립체에 관한 것으로, 보다 자세하게는 인장 스프링이 차단기 개폐시에 반복 하중에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 복귀 스프링 보강 장치를 구비한 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 진공차단기는 진공인터럽터(Vacuum Interrupter)를 소호매질로 하여 전력의 송/수전, 절체 및 정지 등을 계획적으로 수행하는 외에 전력 계통에 어떤 고장이 발생하였을 때에 신속한 자동차단을 수행하는 전력계 보호기이다.

진공 차단기는 정상부하의 개폐 및 사고전류 차단 시에 발생되는 아크 생성물을 진공 용기 내에서 급속하게 확산시키는 소호작용에 의해 신속하게 회로를 분리하여 회로 및 기기를 보호하는 역할을 한다.

진공차단기는 주회로부와 메커니즘 및 보조장치로 구성되어 있으며, 주회로부에는 전류차단부, 절연부 및 소호장치가 구비되어 있다.

전류차단부에는 접점을 구성하는 요소와 가동접점과 고정접점이 있으며, 상기 가동접점은 메커니즘에 설치되어 있는 기계가동부에 연동되면서 투입상태에서는 고정접점과 접촉되어 있고, 차단상태에서는 고정접점으로부터 분리되어 있다.

메커니즘은 진공차단기의 접점을 개폐하는 기능을 수행하며, 진공차단기의 전면에 설치되어 있는 모든 작동장치가 이에 해당되며, 차징 장치도 메커니즘에 위치하고 있다.

이와 같은 메커니즘은 하나 이상의 링크 어셈블리를 채용하고 있으며, 링크 어셈블리는 차단기를 구동하기 위한 스프링 축세 구조를 채용하고 있다.

진공차단기의 일반적인 축세 방식은 축세 에너지 저장원으로 스프링을 이용하며, 모터 방식, 유압 방식, 공압 방식으로 구분한다.

도 1은 종래의 차단기를 구성하는 메커니즘의 투입 대기 상태를 도시한 구조도이고, 도 2는 도 1의 투입 상태를 도시한 구조도, 도 3은 도 1에 도시되어있는 복귀 스프링 장치의 구조도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 메커니즘(10)의 복귀 스프링 장치는 외부 투입신호를 받아 상호 작동하는 복수의 링크(미도시)들과 연결되며 일단에 연결핀(12a)을 구비하는 구동아암(12), 매커니즘 일측에 고정되어 있는 고정축(13), 일단이 연결핀에 연결되고, 타단이 고정축(13)에 연결되어 구동아암 회동에 따라 인장되는 복귀 스프링(11)으로 구성된다.

복귀 스프링은 양단에 후크부(11a, 11b)를 채용하고 있어 각 후크부가 상기 고정축과 상기 연결핀에 결합된다.

상술한 구성요소 이외의 매커니즘을 구성하는 각 구성요소와 그 작동 방법에 대하여는 공지된 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하고, 상기 복귀 스프링 장치의 작동에 대해 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 매커니즘이 투입 대기 상태일 때는, 구동아암은 구동축을 중심으로 시계방향으로 회전된 상태에 있게 된다.

반면 도 2에 도시된 바와 같이, 매커니즘이 투입 상태가 되면, 구동아암은 구동축을 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라 복귀 스프링은 인장된다.

이후 모터에 의해 스프링 축세 기구를 차징할때, 복귀 스프링의 인장력에 의해 구동아암은 다시 구동축을 중심으로 시계방향으로 회전하여 복귀된다.

한편, 도 3을 참조하면, 종래의 복귀 스프링은 일반적으로 인장스프링 양단에 후크부 형상을 만들기 위해 밴딩을 하게 되는데, 이 때 사용되는 툴과 접촉되는 스프링 코일의 밴딩 시작부에 툴 마크가 생기게 된다. 복귀 스프링의 인장시에 가장 하중을 많이 받는 부위는 스프링 양단 후크부의 시작부인데, 이 부분에 스프링의 후크 제작 과정에서 발생한 툴 마크가 시발점이 되어 반복되는 개폐 충격 및 스트레스에 의해 복귀 스프링이 파단되는 현상이 발생하게 된다.

따라서 상술한 반복 작동에 있어서 내구성을 갖는 구조의 결합부가 필요하게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 복귀 스프링이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 매커니즘이 투입 및 투입대기상태를 반복하며 작동시 복귀 스프링이 파단되지 않고 내구성을 가질 수 있는 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파단 방지 복귀 스프링 조립체는, 상기 차단기 메커니즘의 구동아암 일단에 형성되는 링크부 연결핀; 상기 링크부 연결핀에서 소정의 간격을 두고 상기 차단기 메커니즘 일측에 고정설치 되는 고정축; 일단에 상기 링크부 연결핀과 회동 가능하도록 결합되는 링크부 결합부를 가지며, 타단에 상부 코일 연결부를 가지는 상부 복귀 스프링 보강 장치; 일단에 상기 고정축과 회동 가능하도록 결합되는 고정축 결합부를 가지며, 타단에 하부 코일 연결부를 가지는 하부 복귀 스프링 보강 장치; 일단이 상기 상부 코일 연결부와 결합되고, 타단이 상기 하부 코일 연결부와 결합되는 인장력을 갖는 스프링 코일부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 코일 연결부 또는 상기 하부 코일 연결부는, 상기 코일 연결부를 관통하는 적어도 하나이상의 홀이 형성되고, 상기 홀에 상기 스프링 코일부가 압입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축 결합부는 후크형상의 걸림고리로 이루어지고, 상기 걸림고리는 상기 스프링 코일에 근접한 일단의 너비가 상기 스프링 코일의 직경보다 크며, 소정의 곡률을 가지고 타단까지 그 두께가 점차 얇아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축 결합부는, 상기 링크부 연결핀과 결합되도록, 상기 스프링 코일부의 직경방향으로 개구되는 수용홈부를 포함하고, 상기 수용홈부를 구성하는 양 측면은 상기 스프링 코일부의 직경방향으로부터 상기 스프링 코일부를 향하여 소정의 각도로 기울어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수용홈부를 구성하는 양 측면은 상기 스프링 코일부의 길이방향면으로부터 상기 상부 코일 연결부를 향하여 25°내지 40°만큼 기울어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수용홈부는 내측으로 갈수록 그 단면의 면적이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수용홈부는 서로 대면하는 제1 면과 제2 면을 구비하고, 상기 스프링 코일에 근접한 제1 면의 면적은 상기 제2 면보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 링크부 연결핀 또는 상기 고정축은 원통형상으로 형성되며, 외주면을 따라 원주방향으로 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축은, 상기 돌출부가 내측에 안착되도록 서로 대면하여 평행하게 연장되는 제1 및 제2 멤버; 및 상기 제1 및 제2 멤버에 각각 상기 수용홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 응력하중이 집중되는 상기 제1 멤버와 제2 멤버의 하부에서 끊어짐을 방지하기 위해, 이를 지지할 수 있도록 상기 제1 멤버와 제2 멤버의 하부는 상부에 비해 그 두께가 확장되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복 하중에도 내구성을 갖는 결합부를 채용함으로써, 복귀 스프링의 파단을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차단기를 구성하는 메커니즘의 투입 대기 상태를 도시한 구조도.
도 2는 도 1의 투입 상태를 도시한 구조도.
도 3은 도 1에 도시되어있는 복귀 스프링 장치의 구조도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체의 구조도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 구성하는 링크부 연결핀의 돌출부의 구조도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 구성하는 상부 복귀 스프링 보강 장치의 구조도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체의 구조도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하의 실시예에서는 메커니즘을 구성하는 복수의 아암 및 링크는 종래 기술과 동일하거나 또는 공지된 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 파단 방지 복귀 스프링 조립체에 대해 상세하게 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파단 방지 복귀 스프링 조립체는 상기 차단기 메커니즘의 일측에 구비되는 구동축(410)을 중심으로 회동가능하게 결합되어 있는 구동아암(400), 상기 구동아암(400) 일단에 형성되는 링크부 연결핀(420), 상기 링크부 연결핀(420)에서 소정의 간격을 두고 상기 차단기 메커니즘 일측에 고정설치 되는 고정축(500), 일단에 상기 링크부 연결핀(420)과 회동 가능하도록 결합되는 링크부 결합부(210)를 가지며, 타단에 상부 코일 연결부(220)를 가지는 상부 복귀 스프링 보강 장치(200), 일단에 상기 고정축(500)과 회동 가능하도록 결합되는 고정축 결합부(310)를 가지며, 타단에 하부 코일 연결부(320)를 가지는 하부 복귀 스프링 보강 장치(300), 일단이 상기 상부 코일 연결부(220)와 결합되고, 타단이 상기 하부 코일 연결부(320)와 결합되는 인장력을 갖는 스프링 코일부(100)를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 링크부 연결핀(420) 또는 상기 고정축(500)은 원통형상으로 형성되며, 직경방향으로 중앙부에 외주면을 따라 원주방향으로 돌출부(421, 501)가 형성될 수 있다.

상기 상부 복귀 스프링 보강 장치(200)와 상기 하부 복귀 스프링 보강 장치(300)는 대칭하여 동일한 형상으로 형성될 수 있으므로, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 복귀 스프링 보강 장치(200)에 대해 상세하게 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 코일 연결부(220)는 상기 상부 코일 연결부(220)를 관통하는 적어도 하나이상의 홀(221)이 형성되고, 상기 홀에 상기 스프링 코일부(100)가 압입되어 결합될 수 있다.

상기 링크부 결합부(210)는 인장하중에 견딜 수 있도록 설계되며, 상기 링크부 연결핀(420) 접촉 면적을 최대로 넓혀 응력분포를 분산시켰다. 또한 주변 기기와의 간섭을 피하기 위하여 링크부 결합부(210)의 크기를 최소화하였으며, 일정 강도 이상을 유지하기 위해 서로 대면하도록 형성되는 제1 멤버 및 제2 멤버를 구비하는 더블 링크부 결합부(210) 형태로 설계하였다. 이 때, 더블 링크부 결합부(210)의 비틀림 방지를 위해 제1 멤버(212)와 제2 멤버(213)의 하부는 서로 연결하고, 응력하중이 집중되는 상기 제1 멤버(212)와 제2 멤버(213)의 하부에서 끊어짐을 방지하기 위해 그 두께를 증가시켰다.

상기 링크부 결합부(210)는, 상기 링크부 연결핀(420)과 결합되도록, 링크부 결합부(210)를 상면에서 봤을 때, 열십자(+)형태의 개구부(211)를 구비한다. 즉, 개구부는 가로 방향으로 형성된 홈(217)과 세로 방향으로 형성된 홈(214, 215)으로 이루어지는 데, 가로로 방향으로 형성된 홈(217)에는 상기 돌출부(421)가 안착될 수 있으며, 세로 방향으로 형성된 홈(214, 215, 이하 연결핀 수용홈부라 한다)에는 링크부 연결핀(420)이 안착될 수 있다.

상술한 구성의 측면은, 상기 돌출부(421)가 상기 링크부 결합부(210)의 수직방향 이탈을 방지하게 되는 효과가 있다. 또한, 상기 링크부 연결핀(420)과 상기 수용홈부(214, 215)를 정합시켜, 모서리 마찰에 의한 파단을 방지하는 효과가 있다.

가로 방향으로 형성되는 홈(217)의 양측벽을 형성하는 것은 제1 멤버(212)와 제2 멤버(213)이다. 제1 멤버(212)와 제2 멤버(213)는 서로 대면하여 평행하게 연장된다.

제1 멤버(212)와 제2 멤버(213)는 각각 상기 수용홈부(214, 215)를 구비한다. 상기 수용홈부(214, 215)를 정의하는 양 측면은 상기 스프링 코일부(100)의 길이방향면으로부터 상기 상부 코일 연결부(220)를 향하여 소정의 각도로 기울어지도록 형성될 수 있다. 일 예로, 소정의 각도는 25°내지 40°가 될 수 있다.

상기 수용홈부(214, 215)는 내측으로 갈수록 그 단면적이 증가하여 응력을 분산시킬 수 있도록 형성된다. 상기 수용홈부(214, 215)는 서로 제1 면(214a, 215a)과 제2 면(214b, 215b)을 구비하는데, 상기 상부 코일 연결부(220)에 근접한 제1 면(214a, 215a)의 면적은 상기 제2 면(214b, 215b)보다 더 넓게 형성되어, 파단 현상을 방지하는 효과가 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 구성하는 상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축 결합부는 후크형상의 걸림고리(210a,310a)로 이루어지고, 상기 걸림고리(210a,310a)는 상기 스프링 코일(100)에 근접한 일단의 너비가 상기 스프링 코일(100)의 직경보다 크며, 소정의 곡률을 가지고 타단까지 그 두께가 점차 얇아지는 형상으로 형성될 수 있다.

이하에서, 상기 파단 방지 복귀 스프링 조립체를 제외한 일반적인 매커니즘의 구성과 동작은 종래기술과 차이가 없으므로, 이에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 파단 방지 복귀 스프링 조립체의 동작상태에 대해 상세하게 설명한다.

매커니즘이 투입 대기 상태가 되면, 구동아암(400)이 반시계방향으로 회동하며 상기 링크부 연결핀(420)에 결합되어 있는 상기 상부 복귀 스프링 보강 장치(200)가 상기 링크부 연결핀(420)을 따라 같이 회동하게 된다. 이에 따라 상기 스프링 코일부(100)가 인장된다.

반면, 매커니즘이 투입상태가 되면, 구동아암(400)이 시계방향으로 회동하며 인장되었던 상기 스프링 코일부(100)는 다시 본래의 형태로 복귀한다.

상기 매커니즘이 투입 대기 상태, 또는 투입상태를 반복하며 상기 스프링 코일부(100)의 인장 및 복귀가 반복되고, 상기 상부 복귀 스프링 보강 장치(200) 또는 하부 복귀 스프링 보강 장치(300)에는 응력이 가해지지만, 상술한 바와 같은 구성에 따라 응력이 분산되고 파단이 방지되며, 상기 스프링 코일(100)에는 밴딩에 따른 툴 마크가 없어 상기 스프링 코일(100) 자체의 파단도 방지되는 효과가 있다.

실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 스프링 코일부 200 : 상부 복귀 스프링 보강 장치
210 : 링크부 결합부 220 : 상부 코일 연결부
310 : 고정축 결합부 320 : 하부 코일 연결부
300 : 하부 복귀 스프링 보강 장치 400 : 구동아암
420 : 링크부 연결핀 500 : 고정축

Claims (10)

1. 차단기 메커니즘의 파단 방지 복귀 스프링 조립체에 있어서,
   상기 차단기 메커니즘의 구동아암 일단에 형성되는 링크부 연결핀;
   상기 링크부 연결핀에서 소정의 간격을 두고 상기 차단기 메커니즘 일측에 고정설치 되는 고정축;
   일단에 상기 링크부 연결핀과 회동 가능하도록 결합되는 링크부 결합부를 가지며, 타단에 상부 코일 연결부를 가지는 상부 복귀 스프링 보강 장치;
   일단에 상기 고정축과 회동 가능하도록 결합되는 고정축 결합부를 가지며, 타단에 하부 코일 연결부를 가지는 하부 복귀 스프링 보강 장치;
   일단이 상기 상부 코일 연결부와 결합되고, 타단이 상기 하부 코일 연결부와 결합되는 인장력을 갖는 스프링 코일부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부 코일 연결부 또는 상기 하부 코일 연결부는, 상기 코일 연결부를 관통하는 적어도 하나이상의 홀이 형성되고, 상기 홀에 상기 스프링 코일부가 압입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축 결합부는 후크형상의 걸림고리로 이루어지고, 상기 걸림고리는 상기 스프링 코일에 근접한 일단의 너비가 상기 스프링 코일의 직경보다 크며, 소정의 곡률을 가지고 타단까지 그 두께가 점차 얇아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 링크부 결합부는 상기 링크부 연결핀과 결합되도록, 상기 스프링 코일부의 직경방향으로 개구되는 수용홈부를 포함하고,
   상기 고정축 결합부는 상기 고정축과 결합되도록, 상기 스프링 코일부의 직경방향으로 개구되는 수용홈부를 포함하며,
   상기 수용홈부를 구성하는 양 측면은 상기 스프링 코일부의 직경방향으로부터 상기 스프링 코일부를 향하여 소정의 각도로 기울어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
5. 제3항에 있어서,
   상기 수용홈부를 구성하는 양 측면은 상기 스프링 코일부의 길이방향면으로부터 상기 상부 코일 연결부를 향하여 25°내지 40°만큼 기울어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
6. 제4항에 있어서,
   상기 수용홈부는 내측으로 갈수록 그 단면의 면적이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
7. 제4항에 있어서,
   상기 수용홈부는 서로 대면하는 제1 면과 제2 면을 구비하고, 상기 스프링 코일에 근접한 제1 면의 면적은 상기 제2 면보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
8. 제1항에 있어서,
   상기 링크부 연결핀 또는 상기 고정축은 원통형상으로 형성되며, 외주면을 따라 원주방향으로 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 링크부 결합부 또는 상기 고정축은, 상기 돌출부가 내측에 안착되도록 서로 대면하여 평행하게 연장되는 제1 및 제2 멤버; 및 상기 제1 및 제2 멤버에 각각 상기 수용홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
10. 제9항에 있어서,
    응력하중이 집중되는 상기 제1 멤버와 제2 멤버의 하부에서 끊어짐을 방지하기 위해, 이를 지지할 수 있도록 상기 제1 멤버와 제2 멤버의 하부는 상부에 비해 그 두께가 확장되는 것을 특징으로 하는 차단기의 파단 방지 복귀 스프링 조립체.
    
    
    
    
    

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