KR20160040902A

KR20160040902A - 가스차단기

Info

Publication number: KR20160040902A
Application number: KR1020140134404A
Authority: KR
Inventors: 최명
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-04-15
Also published as: KR101667638B1

Abstract

본 발명은 가스절연 개폐장치의 가스차단기에 관한 것으로서, 내부에 팽창실을 갖는 실린더; 상기 실린더의 일단부에 설치되는 노즐; 상기 팽창실의 일단부 및 타단부 사이에 설치되어, 상기 노즐 및 상기 팽창실 사이의 가스유동을 안내하는 가스안내부재를 포함하는 가스차단기가 제공된다. 이에 의해, 아크영역에서 열가스가 팽창실로 유동하는 과정에서 열가스와 냉가스의 혼합이 효율적으로 이루어질 수 있다.

Description

가스차단기{GAS CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 개폐성능 및 아크 소호 성능이 향상된 가스차단기에 관한 것이다.

가스절연 개폐장치는 복합 소호형 가스차단기를 구비하여, 정상적인 사용 상태에서 인위적으로 선로를 개폐하거나 또는 선로의 지락이나 단락 등 사고전류가 발생하였을 때 사고전류를 안전하게 차단할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 복합 소호형 가스차단기(1)의 일부 단면도로서, 상기 복합 소호형 가스차단기(1)는 저온의 육불화황(SF6) 가스의 분위기에서 고정아크접촉자(2)와, 팽창실(3) 및 압축실(4)이 내부에 구비된 실린더(5)와, 실린더(5)의 일단부에 구비된 노즐(6)을 포함할 수 있다.

상기 가스차단기(1)에서 대전류의 사고전류가 차단되는 과정을 살펴보면, 사고전류 발생 시 가동아크접촉자(7)와 고정아크접촉자(2)가 분리되면서 가동아크접점(7a)과 고정아크접점(2a) 사이에서 아크가 발생하고, 아크영역에서 저온의 육불화황 가스가 아크에너지에 의해 가열되며, 가열된 열가스의 일부가 냉가스가 임시 저장된 팽창실(3)로 유입됨에 따라 팽창실(3)의 가스압력이 상승한다.

이때, 팽창실(3)에서 상승된 가스압력에 의해 체크밸브(8)가 닫히며, 압축실(4)과 팽창실(3) 사이의 연통홀(9)이 체크밸브(8)에 의해 막힌다.

이어서, 상기 노즐(6)의 목부가 고정아크접점(2a)에서 빠져나가면서 팽창실(3)에서 열가스가 노즐(6)을 통해 아크영역으로 분출되며, 또한 팽창실(3)에서 열가스가 분출됨에 따라 가스압력이 낮아지고, 팽창실(3)과 압축실(4)의 압력차이로 압축실(4)의 냉가스가 팽창실(3)을 거쳐 아크영역으로 공급되면서 차단이 이루어진다.

그러나, 종래의 가스차단기(1)가 사고전류를 차단하는 과정에서 다음과 같은 문제점이 있다.

도 2는 도 1에서 일부 확대도로서, 상기 노즐(6)은 실린더(5)의 일단부에 결합되고, 노즐(6)의 결합단부가 팽창실(3) 내측으로 돌출되지 않도록 되어 있으며, 이러한 노즐(6)의 구조로 인해 아크영역에서의 열가스가 팽창실(3)로 유동하는 과정에서 열가스와 냉가스의 혼합이 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 아크영역에서의 열가스가 팽창실로 유동하는 과정에서 열가스와 냉가스의 효율적인 혼합이 이루어질 수 있도록 한 가스차단기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 의하면 실린더, 노즐, 가스안내부재를 포함하는 가스차단기가 제공된다.

상기 실린더는 내부에 냉가스가 임시 저장된 팽창실이 구비될 수 있다.

상기 노즐은 상기 실린더의 일단부에 설치될 수 있다.

상기 가스안내부재는 상기 팽창실의 일단부 및 타단부 사이에 설치되어, 상기 노즐 및 상기 팽창실 사이의 가스유동을 안내할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 가스안내부재는 상기 팽창실의 일단부에 인접하게 설치될 수 있다.

상기 가스안내부재는 상기 노즐의 일단부에서 상기 팽창실의 내부 축방향으로 돌출되게 연장형성될 수 있다.

상기 가스안내부재는 길이방향으로 갈수록 테이퍼지게 형성될 수 있다.

상기 가스안내부재는 상기 노즐과 별개물로 이루어지고, 상기 노즐의 일단부에 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 가스안내부재는 상기 팽창실의 일단부 방향으로 돌출형성된 결합돌기를 구비하여 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 가스안내부재는 길이방향으로 갈수록 외부 측면의 직경이 일정하게 유지되면서 내부 측면의 직경이 커질 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 가스차단기에 의하면 아크영역에서 열가스가 팽창실로 유동하는 과정에서 열가스와 냉가스의 혼합이 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한, 열가스에서 냉가스로의 열전달이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 팽창실의 가스압력이 증대되는 시간이 단축될 수 있다.

또한, 강력한 가스유동이 이루어질 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 복합 소호형 가스차단기의 일부 단면도이다.
도 2는 도 1에서 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 소호형 가스차단기의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스안내부재의 추가실시예를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 복합 소호형 가스차단기의 일부 단면도이다.

본 발명은 열가스와 냉가스의 혼합이 효율적으로 이루어질 수 있는 가스차단기(100)에 관한 것이다.

본 발명의 가스차단기(100)는 내부에 팽창실(111)을 갖는 실린더(110)와, 상기 실린더(110)의 일단부에 설치되는 노즐(120)와, 상기 팽창실(111)의 일단부 및 타단부 사이에 설치되는 가스안내부재(140)를 포함할 수 있다.

상기 가스차단기(100)는 고정아크접촉자, 고정접점, 가동아크접촉자(130), 가동접점, 압축실 및 체크밸브를 포함할 수 있다.

하지만, 상기 고정아크접촉자 내지 체크밸브 등과 같은 구성요소는 기존의 가스차단기(100)에도 포함되어 있고, 상기한 구성요소가 본 발명에서는 특징적인 구성이 아니므로, 상세한 설명을 생략하거나 개략적인 설명으로 갈음하기로 한다.

상기 실린더(110)의 내부에 팽창실(111)이 형성될 수 있다.

상기 노즐(120)은 실린더(110)의 일단부에 결합될 수 있다.

상기 메일노즐(120)은 외측면 일단부에 반경방향으로 돌출형성된 체결돌기를 구비하고, 체결돌기를 이용하여 실린더(110)의 일단부에 볼트로 조립될 수 있다.

상기 팽창실(111)은 일정한 크기의 체적공간을 가지며, 팽창실(111)에 저온의 냉가스가 임시로 저장될 수 있다.

아크영역은 아크가 발생하는 영역으로서, 고정아크접점과 가동아크접점 사이에 형성될 수 있다.

상기 아크영역에서 발생한 열가스는 노즐(120)의 목부에서 팽창실(111)로 유입될 수 있다.

또한, 팽창실(111)에 유입된 열가스는 평상시 팽창실(111)에 저장된 냉가스와 혼합된 후 팽창실(111)에서 노즐(120)로 분출될 수 있다.

여기서, 본 발명은 팽창실(111)의 일단부와 타단부 사이에 위치하는 가스안내부재(140)를 제공한다.

상기 가스안내부재(140)는 아크영역과 팽창실(111) 사이에 가스흐름을 안내할 수 있다.

상기 아크영역에서 발생한 고온의 열가스가 팽창실(111)로 이동하거나 팽창실(111)의 냉가스 혹은 혼합가스(냉가스와 열가스가 혼합된 가스임)가 아크영역으로 이동되는 과정에서 가스흐름을 안내하는 것이다.

상기 가스안내부재(140)는 아크영역에 가깝게 위치할 수 있다.

상기 팽창실(111)의 일단부는 아크영역에 인접하게 위치할 수 있다.

상기 팽창실(111)의 타단부는 실린더(110) 내부에서 팽창실(111)과 압축실 사이를 구획하는 격벽에 인접하게 위치할 수 있다.

상기 노즐(120)은 팽창실(111)의 일단부에 인접하게 설치될 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 노즐(120)과 일체형으로 형성될 수 있다.

혹은 상기 가스안내부재(140)는 노즐(120)과 별개의 물건으로 제작될 수 있다.

상기 가스안내부재(140)가 별개 물로 제작될 경우에 결합돌기를 구비할 수 있다.

상기 결합돌기는 가스안내부재(140)의 일단부에서 노즐(120) 쪽으로 돌출형성되어, 가스안내부재(140)가 결합돌기를 통해 노즐(120)에 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 노즐(120)의 일단부에서 팽창실(111) 안쪽으로, 즉 팽창실(111)의 일단부에서 그 타단부로 돌출되게 연장형성되어, 가스유로(121)를 형성할 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 팽창실(111)의 일단부에 더 가깝게 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 가스안내부재(140)의 돌출길이는 팽창실(111)의 일단부 및 타단부 사이의 전장 길이의 절반보다 작게 형성되거나, 바람직하게는 팽창실(111) 내부의 전장길이의 1/5~1/2 정도가 적당하다.

상기 가스안내부재(140)는 노즐(120)의 일부로서 노즐(120)의 일단부에서 축방향으로 더 연장형성된 것일 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 파이프 및 관의 형태로 이루어질 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 팽창실(111)의 일단부에서 팽창실(111)의 타단부로 갈수록 테이퍼지게 형성될 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 그 끝으로 갈수록 두께가 얇아지게 형성될 수 있다.

상기 가스안내부재(140)는 파이프 형태로서 그 외부측면의 직경이 일정하게 유지되면서 그 내부측면의 직경이 점점 커지게 돌출형성될 수 있다. 즉, 가스안내부재(140)의 내부측면만 테이퍼지게 형성될 수 있다.

이때, 테이퍼 기울기는 가스안내부재(140)의 돌출길이 및 두께에 따라 변경가능하다.

상기 가스안내부재(140)의 내부 측면을 테이퍼지게 형성한 목적은 아크영역에서 팽창실(111) 사이의 가스유로(121)의 면적(혹은 체적)이 좁고 팽창실(111)의 면적(혹은 체적)이 넓어서 가스유동단면적의 급격한 확대 혹은 축소로 가스유동속도 및 압력이 급격하게 변하지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 가스안내부재(140)의 테이퍼 각도에 의해 아크영역에서 발생한 열가스가 팽창실(111)로 유입될 때 가스유입방향의 각도를 좀더 넓게 확보하기 위함이다.

예를 들어 상기 가스안내부재(140)가 없는 경우에 노즐(120)의 목부에서 노즐(120) 끝까지의 형상에 의해 열가스의 유동방향이 0도(도면에서 오른쪽 수평방향임)로 좁지만, 본 발명의 가스안내부재(140)에 의하면 테이퍼 각도를 따라 열가스의 유동방향이 0~30도로 넓게 확보됨을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 가스안내부재의 추가실시예를 보여주는 단면도이다.

상기 가스안내부재(140)가 별개의 물건으로 제작될 경우에, 가스안내부재(140)는 결합돌기(142)를 가질 수 있다.

상기 결합돌기(142)는 가스안내부재(140)가 노즐(120)에 탈착가능하게 결합될 수 있도록 가스안내부재(140)의 일단부에서 팽창실(111)의 일단부를 향해 돌출형성될 수 있다.

또한, 상기 결합돌기(142)의 일단부에 걸림턱(142a)이 위아래로 돌출형성되어, 결합돌기(142)의 끼움결합 시 결합돌기(142)가 노즐(120)에서 팽창실(111) 안쪽으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 노즐(120)에 결합홈 및 걸림홈이 상기 결합돌기(142) 및 걸림턱(142a)과 대응되게, 즉 동일한 형상으로 구비되어, 상기 결합돌기(142) 및 걸림턱(142a)이 결합홈 및 걸림홈에 끼움결합될 수 있다.

이와 같은 구조의 가스안내부재(140)에 의하면, 아크영역에서 발생한 열가스가 팽창실(111)로 이동할 때 팽창실(111)의 일단부에서 팽창실(111)의 타단부쪽으로 가스유로(121)가 더 연장됨으로써, 고온의 열가스가 가스유로(121)를 통해 팽창실(111)의 안쪽으로 더 깊이 유입되어, 팽창실(111) 내부에서 열가스와 냉가스의 혼합이 균일하게 이루어질 수 있다.

또한, 기존에는 열가스의 유입각도가 0도로 제한되므로, 열가스가 대각선 혹은 연직방향으로 유입되는 양이 축방향으로 유입되는 양에 비해 상대적으로 줄어들지만, 본 발명의 가스안내부재(140)에 의하면 열가스의 유입각도가 보다 넓게 확보됨으로 열가스와 냉가스의 균일한 혼합이 더욱 효율적으로 신속하게 이루어질 수 있다.

또한, 가스안내부재(140)에 의하면 팽창실(111)에 유입되는 열가스가 균일하게 분포됨으로 냉가스로의 열전달이 고르게 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한, 가스안내부재(140)에 의하면 팽창실(111)에서 열가스와 냉가스의 혼합이 균일하게 이루어지므로, 열가스에 의한 가스압력이 더욱 빠르게 상승할 수 있다.

이로 인해, 열가스의 혼입에 따른 가스의 유동이 더욱 강력하게 이루어질 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 가스차단기
110 : 실린더
111 : 팽창실
120 : 노즐
121 : 가스유로
130 : 가동아크접촉자
131 : 가동아크접점
140 : 가스안내부재
141 : 테이퍼부
142 : 결합돌기
142a : 걸림턱
150 : 가동아크접점
160 : 고정아크접점

Claims

내부에 팽창실을 갖는 실린더;
상기 실린더의 일단부에 설치되는 노즐;
상기 팽창실의 일단부 및 타단부 사이에 설치되어, 상기 노즐 및 상기 팽창실 사이의 가스유동을 안내하는 가스안내부재;
를 포함하는 가스차단기.
제1항에 있어서,
상기 가스안내부재는 상기 팽창실의 일단부에 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,
상기 가스안내부재는 상기 노즐의 일단부에서 상기 팽창실의 내부 축방향으로 돌출되게 연장형성되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제3항에 있어서,
상기 가스안내부재는 길이방향으로 갈수록 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제1항에 있어서,
상기 가스안내부재는 상기 노즐과 별개물로 이루어지고, 상기 노즐의 일단부에 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제5항에 있어서,
상기 가스안내부재는 상기 팽창실의 일단부 방향으로 돌출형성된 결합돌기를 구비하여 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 가스차단기.
제4항에 있어서,
상기 가스안내부재는 길이방향으로 갈수록 외부 측면의 직경이 일정하게 유지되면서 내부 측면의 직경이 커지는 것을 특징으로 하는 가스차단기.