KR20190006541A - 펄스 질량 엘리먼트를 갖는 전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트 - Google Patents

펄스 질량 엘리먼트를 갖는 전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 스위칭 유닛(unit)용 커플링 부재(2)에 관한 것이며, 이 커플링 부재(2)는 제1 스위칭 콘택(4)을 포함하며, 이 제1 스위칭 콘택(4)은 제2 스위치(switch) 콘택(6)을 갖는 전기 콘택을 개폐하기 위한 것이며, 제1 스위칭 콘택(4)은 구동 로드(9)에 연결되며, 이 구동 로드(9)는, 구동 로드가 병진식으로 운동될 수 있도록 장착되고 액추에이터(15)에 동작가능하게 연결되며, 이 액추에이터(15)는 구동 로드(9)의 병진 운동을 유발한다. 본 발명은, 스프링 엘리먼트(5)에 의해 커플링 부재(2)에 커플링되는 임펄스(impulse) 질량 엘리먼트(3)가 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

펄스 질량 엘리먼트를 갖는 전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트
이 목적은, 특허 청구항 제1 항의 특징들을 갖는 전기 스위칭 디바이스(switching device)용 커플링 엘리먼트(coupling element)에 의해 달성된다. 본 발명에 따른, 전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트는 전기 콘택을 개폐(opening and closing)하기 위한 2개의 스위칭 콘택(contact)들, 즉, 제1 스위칭 콘택 및 제2 스위칭 콘택을 갖는다. 이 경우, 제1 스위칭 콘택은 푸시 로드(push rod)에 연결되며, 이 푸시 로드는 병진 운동(translational movement)이 가능하도록 장착되고, 액추에이터(actuator)에 직접적으로 연결된다. 상기 액추에이터는 푸시 로드의 병진 운동을 유발하며, 여기서, 본 발명은, 스프링(spring) 엘리먼트를 통해 커플링 엘리먼트에 커플링되는(coupled) 펄스 질량 엘리먼트(pulse mass element)가 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장점은, 2개의 콘택들이 폐쇄될 때 유입되며 그리고 콘택들의 안전한 연결을 생성하기 위하여 제2 스위칭 콘택에 대한 제1 스위칭 콘택의 접촉-가압력(contact-pressure force)을 적용하기 위해 필요한 에너지(energy)가, 2개의 콘택들 사이의 반동(bouncing)으로 소멸되지 않는다는 사실에 있다. 대신에, 여분의 에너지는 펄스 송신을 통해 펄스 질량 엘리먼트에 송신된다. 여기서 마찬가지로 제공되는 스프링 엘리먼트가 반드시, 여기서 종래의 스프링의 형태로 구성될 필요는 없으며; 푸시 로드와 펄스 질량 엘리먼트 사이에 에워싸인 매우 강성(rigid)의 연결이 또한 존재할 수 있다. 이 경우, 커플링 엘리먼트는, 로프(rope)들 상의 복수의 볼(ball)들이 운동이 가능하도록 장착되고 서로 직접적으로 터치(touch)하는 뉴턴의 크래들(Newton's cradle)과 유사한 방식으로 작동한다. 여기서 나머지 터칭(touching) 볼들에 특정량의 운동 에너지로 맞부딪히는 바깥쪽 볼이 추가적인 터칭 볼들을 통한 펄스의 송신으로 이어지며, 여기서, 행의 마지막 볼은 동일한, 사실상 무-손실로 송신되는 펄스로 바깥으로 스윙(swing)한다. 이 지점에서, 이 물리적 현상은, 스위칭 콘택들이 폐쇄될 때 발생하는 에너지 또는 펄스를 펄스 질량 엘리먼트로 편향(deflect)시키기 위하여 커플링 엘리먼트에서 기술적으로 사용된다. 스위칭 콘택들이 개방될 때, 스프링 엘리먼트에 또는 펄스 질량 엘리먼트에 저장되는 상기 에너지 또는 상기 펄스는, 다시 릴리즈되고(released) 에너지 측면에서 개방 동작을 지원할 수 있다.
본 발명의 추가적인 구성에서, 펄스 질량 엘리먼트는, 병진 운동이 가능하도록 푸시 로드에 대해 상기 푸시 로드 상에 중심에 배열된다. 스프링 엘리먼트는 나선형 스프링의 형태로 푸시 로드 상에 동심으로 배열된다. 이러한 방식으로, 콘택들이 폐쇄될 때 발생하는 펄스는 특히 효율적으로 펄스 질량 엘리먼트에 송신될 수 있다. 이 경우, 이는 다시, 정지(stopping) 엘리먼트가 푸시 로드에 동심으로 이 푸시 로드 상에 마찬가지로 배열되고, 스프링 엘리먼트가 정지 엘리먼트와 펄스 질량 엘리먼트 사이에, 가압된 나선형 스프링의 형태로 배열될 때, 특히 유리하다.
더욱이, 이는, 액추에이터가 회전 바디(body)의 형태로 구성되고, 푸시 로드가 바-형 와인딩(bar-shaped winding) 바디의 형태로 구성될 때 편리하다. 이 경우, 상기 와인딩 바디는 회전 바디를 통해 연장된다. 여기서, 회전 바디는 2개의 측(side)들을 포함하고, 이 2개의 측들 중, 일 측은 와인딩 바디의 일 단부를 향하고 다른 측은 와인딩 바디의 다른 단부를 향하며, 여기서, 회전 바디는 와인딩 바디에 대해 회전가능하게 장착된다. 회전 바디의 2개의 측들 각각은 여기서, 예컨대 로프(rope), 와이어(wire) 로프 또는 아라미드 섬유(aramid fiber)의 형태로 구성되는 적어도 하나의 코드(cord)에 연결되며, 이 코드는 결국, 다른 단부와 함께 와인딩 바디 상에 배열된다. 회전 바디와 와인딩 바디 사이의 상기 로프 연결에 의하여, 회전 바디의 반대 회전 운동들 때문에 와인딩 바디 상에서의 코드들의 와인딩 및 언와인딩(unwinding)이 이루어져 와인딩 바디의 병진 운동을 야기한다. 액추에이터의 이 구성은, 이 조치(measure)가 또한, 2개의 스위칭 콘택들이 개방될 때 그리고 특히 2개의 스위칭 콘택들이 폐쇄될 때 반동을 감소시키도록, 푸시 로드 또는 와인딩 바디의 특히 무-압력 운동을 야기한다.
이 경우, 양쪽(both) 회전 방향들로 회전 바디 상에 힘이 항상 작용하는 방식으로, 회전 바디가 적어도 2개의 스프링들에 커플링되는 것이 또한 특히 유리하며, 여기서, 와인딩 바디의 병진 운동의 단부 포지션(position)들에 회전 바디를 잠그는 로크(lock)가 제공된다.
원리적으로, 회전 바디 형태의 위에서-설명된 액추에이터는 또한, 전기 구동부를 통한 운동이 가능하다. 이 구성에서, 공진기들로서의 역할을 하고, 반대 방향들로 회전 바디를 프리텐셔닝(pretension)하는 프리텐셔닝된(pretensioned) 스프링들이 구동부로서 사용된다. 이러한 방식으로, 회전 운동 및 병진 운동 동안 최소량의 에너지가 손실되며, 이 에너지는, 스프링들을 텐셔닝(tensioning)함으로써, 다수의 스위칭 동작들 후에, 시스템(system)에 다시 유입될 수 있다.
추가적인 구성에서, 회전 바디에 커플링되고, 회전 바디의 단지 한 쪽의 회전 방향을 허용하는 프리휠(freewheel)이 제공된다. 상기 프리휠은 예컨대, 하나의 방향으로만 회전가능한 대응하는 볼 베어링(ball bearing)의 형태로 있으며, 그리고 이 프리휠은, 와인딩 바디의 단부 포지션에서 회전 바디 상에 작용하는 스프링 힘들에도 불구하고, 원리적으로, 대응하는 신호가 트리거링될(triggered) 때, 회전 바디의 단지 한 쪽의 운동 방향 그리고 이에 따라 또한 와인딩 바디의 단지 한 쪽의 운동 방향만이 가능함을 보장하기 위해 사용된다. 부가적으로, 이 경우, 2개의 프리휠들이 제공되며, 2개의 프리휠들 중 하나가 각각의 경우 활성화되고, 2개의 프리휠들 사이의 활성화의 스위치오버(switchover)가 와인딩 바디의 단부 포지션들에서 이루어지는 것이 편리하다. 따라서, 각각의 경우 와인딩 바디 그리고 이에 따라 제1 스위칭 콘택의 단지 한 쪽의 운동 방향만이 가능함이 보장된다.
와인딩 바디의 병진 운동의 단부 포지션이 존재하는 포지션에 회전 바디를 잠그는 로크는 바람직하게는, 대응하는 액추에이터에 의해 릴리즈된다(released). 이 경우, 액추에이터는, 스위칭 콘택의 개방 또는 폐쇄를 개시하는 대응하는 신호, 예컨대 제어 신호에 응답할 수 있다.
하나의 유리한 구성에서, 콘택들이 폐쇄되는, 와인딩 바디의 단부 포지션에서, 회전 바디 상에 작용하는 스프링 힘 때문에, 제2 콘택에 대한 제1 콘택의 접촉-가압력이 가해진다. 이 경우, 상쇄력(offset force)이 제1 스위칭 콘택에 적용되고, 상기 상쇄력의 도움으로, 전극들의 원하는 접촉력이 결정되는 것이 가능하다.
그러므로, 실제, 예컨대 스프링들 또는 코드들에서의 마찰의 결과로서, 스프링들과 회전 바디들 사이의 공진기 시스템에서의 소량의 에너지가 손실되며, 그 결과, 커플링 엘리먼트의 소정 수의 개방 및 폐쇄 동작들 후에, 에너지가 시스템에 유입될 필요가 있다. 이 에너지는 스프링들의 기계적 텐셔닝(tensioning)에 의해 시스템에 유입된다.
더욱이, 펄스 질량 엘리먼트가 회전 바디에 대해 회전가능하게 고정되는 방식으로, 다시 말해서, 포지티브 제어(positive control)를 이용하여 회전 운동들에서 펄스 질량 엘리먼트가 회전 바디와 함께 운동하는 방식으로, 이 펄스 질량 엘리먼트가 회전 바디에 연결되는 것이 편리하며, 여기서, 펄스 질량 엘리먼트는, 회전 바디에 대해, 와인딩 바디의 병진 운동 방향을 따른 운동이 가능하도록 구성된다. 이는, 펄스 질량 엘리먼트에 유입되는 펄스가 이 펄스 질량 엘리먼트의 운동을 통해 흡수될 수 있게 한다.
본 발명의 추가적인 구성들 그리고 추가적인 특징들은 다음의 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명된다. 이들은, 보호 범위의 제한을 제시하지 않는, 전적으로 예시적인 그리고 개략적인 예시들이다. 도면들에서:
도 1은 2개의 콘택들, 푸시 로드, 액추에이터 및 펄스 질량 엘리먼트를 갖는 커플링 엘리먼트의 개략적인 예시를 도시하고,
도 2는 회전 바디 그리고 콘택들의 개방 포지션에서 이 회전 바디와 푸시 로드 사이의 케이블(cable) 구동부를 갖는 커플링 엘리먼트를 도시하고,
도 3은 콘택들이 절반-개방된(half-opened), 도 2와 유사한 방식의 커플링 엘리먼트를 도시하며, 그리고
도 4는 콘택들이 폐쇄된, 도 2 및 도 3과 유사한 방식의 커플링 엘리먼트를 도시한다.
도 1은 커플링 엘리먼트의 구성 및 동작 모드(mode)의 매우 개략적인 기본적인 예시를 도시하며, 여기서, 커플링 엘리먼트(2)는 액추에이터(15)를 가지며, 이 액추에이터(15)는, 푸시 로드(9)에 의하여, 병진 운동을 통해 제1 콘택(4)을 제2 콘택(6) 상으로 누를 수 있다. 푸시 로드(9)의 운동은, 반대 화살표들을 사용하여 예시된다. 이 경우, 액추에이터(15)는 임의의 원하는 방식으로, 예컨대 유압식으로 또는 전기 구동부에 의해 구성될 수 있다. 액추에이터(15)의 바람직한 구성은, 도 2 내지 도 4의 예들을 사용하여 설명된다.
도입부에서 이미 설명된 바와 같이, 콘택들(4 및 6)이 폐쇄될 때, 펄스가 유입되고, 종래의 시스템에서, 이 펄스는 결국, 폐쇄 동작 동안 콘택들(4 및 6) 사이의 반동을 야기한다. 이 반동은, 콘택들(4 및 6)이 폐쇄될 때 생기는 펄스를 펄스 질량 엘리먼트(3)가 흡수함으로써, 이 펄스 질량 엘리먼트(3)를 통해, 도 1에 따른 커플링 엘리먼트(2)에 따라 최소화된다. 이를 위해, 스프링 엘리먼트(5)가 개략적으로 예시되며, 이 스프링 엘리먼트는 펄스를 펄스 질량 엘리먼트(3)에 유입시킨다. 스프링 엘리먼트(5)는 이 경우, 특히 강성 방식으로 구성될 수 있으며, 이러한 이유로, 상기 스프링은 여기서 단지, 이 지점에서 개략적인 것으로 보일 수 있다. 화살표(FK)가 여기서, 접촉력을 예시하며, 이 접촉력은 푸시 로드(9) 상에 그리고 콘택(4) 상에, 그리고 이에 따라 콘택들(4 및 6)의 폐쇄 상태에서, 또한 콘택(6) 상에 작용한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 커플링 엘리먼트(2)의 변형을 도시한다. 커플링 엘리먼트(2)에 의하여, 디스크-형(disk-shaped) 스위칭 콘택들(4 및 6)로 구성된 콘택 시스템이 작동되며, 여기서, 이 목적을 위해 스위칭 콘택(4)은 스위칭 콘택(6)에 대해 운동된다. 2개의 스위칭 콘택들(4 및 6) 사이의 접촉-형성(contact-making) 시, 전기 회로가 폐쇄되고, 전기 전도성 바-형 와인딩 바디(8)(아래에서 추가로 설명됨) 및 스위칭 콘택들(4 및 6)의 콘택 시스템을 통한 전류 흐름이 수행된다. 이 전류 흐름은, 2개의 스위칭 콘택들(4 및 6)이 서로 떨어지게 운동됨으로써 콘택 시스템의 개방에 의해 다시 인터럽팅될(interrupted) 수 있다.
스위칭 콘택(4)은 와인딩 바디(8)의 하부 단부에 체결되며, 이 와인딩 바디(8)는 또한, 아래에서 와인딩 바(bar)로 지칭된다. 와인딩 바디(8)는 선형으로, 즉, 병진식으로 변위가능하며, 여기서, 와인딩 바디(8)는 이 와인딩 바디(8)의 길이방향 축을 따라 안내되지만, 과정 중에, 꼬여질 수 없다. 와인딩 바디(8) 상에 회전 바디(10)가 회전가능하게 장착되는데, 즉, 회전 바디는 와인딩 바디 상에서 회전할 수 있다. 이 목적을 위해, 회전 바디(10)는 보어(bore)를 가지며, 바-형 와인딩 바디(8)가 이 보어를 통해 돌출된다. 이 경우, 와인딩 바디(8)와 회전 바디(10) 사이에 베어링(13)이 제공되며, 그 결과, 회전 바디(10)의 회전은, 가능한 한 거의 마찰 없이 그리고 거의 손실들 없이 진행한다.
이 경우, 회전 바디(10)는 이 예에서, 서로 이격되는 2개의 디스크(disk)들 또는 측들(11 및 12)을 포함한다. 이 실시예에서, 베어링(13)은 회전 바디의 이들 2개의 측들(11 및 12) 사이에 개략적으로 예시되며, 상기 베어링은, 와인딩 바디(8) 상에 회전 바디(10)가 회전가능하게 장착되는 것을 예시하는 것으로 의도된다.
도 1은 커플링 엘리먼트(2)의 포지션을 예시하며, 여기서, 콘택들(4 및 6)은 그들 사이에 가능한 한 먼 거리가 존재할 때 개방된다. 이 거리는 콘택(4)의 포지션에 대한 단부 포지션(E)에 의해 표시된다. 도 3은 단부 포지션(E)과, 콘택들(4 및 6)이 폐쇄되고 콘택들을 통한 전류 흐름이 이루어질 수 있는, 도 4에서 예시된 단부 포지션(E') 사이의 중간-포지션(mid-position)을 도시한다.
도 2의 단부 포지션(E)의 포지션으로 시작하여, 커플링 엘리먼트(2)의 폐쇄 동작이 이제 설명된다. 이 경우, 회전 바디(10)가 ―이 예에서― 2개의 스프링들(18)에 커플링된다는 것이 또한 언급되어야 한다. 스프링들(18)은 인장 하중을 위해 구성되며, 이 경우, 일 단부에서, 회전 바디(10)에 체결되고, 다른 단부에서, 커플링 엘리먼트(2) 밖의 고정 지점(24)에 고정된다. 스프링(18)이 스프링(18')보다 더 큰 프리텐션(pretension)을 갖는 단부 포지션(E)에서, 로크(20)가 제공되며, 이 로크(20)는 결국, 액추에이터(22)에 연결된다. 이 예에서, 로크(20)는 로드(rod)에 의해 매우 개략적으로 예시되며; 로크(20)는 예컨대 서로 맞물리는 2개의 치형 링(toothed ring)들의 형태로 있을 수 있으며, 이는 더 나은 명확성의 이유들로 여기서 명시적으로 예시되지 않는다.
부가하여, 커플링 엘리먼트는 코드들(16 및 16')을 포함하며, 이 코드들(16 및 16')은, 바람직하게는 소정의 프리텐션이 제공된 상태로, 회전 바디(10)와 와인딩 바디(8) 사이에 체결된다. 이 경우, 코드들(16)은 각각, 와인딩 바디(8)에 꼭 맞으며(fitted), 그리고 제2 체결 지점에서는, 회전 바디(10)의 상하부 측들(11 및 12) 상에 또는 디스크들(11 및 12) 상에 가능한 한 멀리 바깥으로 체결된다. 이 경우, 코드들은 예컨대, 와인딩 바디(8)와 회전 바디(10) 사이의 가능한 한 고정된 프리텐션을 달성하기 위하여 일 측에서 높은 탄성 계수를 갖는 전체적으로 유연한 구조들, 이를테면 로프들, 와이어 로프들 또는 아라미드 섬유들을 의미하는 것으로 의도된다.
도 2에 따라 도시된 예에서, 코드들(16')은 회전 바디(10)의 측(12)과 스위칭 콘택(4) 사이의 하부 구역에서 복수의 선회(revolution)들을 통해 와인딩 바디 주위에 와인딩된다(wound). 커플링 엘리먼트의 상부 구역에서, 즉, 회전 바디(10)의 측(11) 위에서, 코드들(16)은 도 2에 따라 도시된 단부 포지션(E)의 포지션에서 꼬여지지 않는다. 예컨대 액추에이터(22)에 전달되는 신호의 결과로서, 로크(20)가 개방되면, 공진기가 생성되는 방식으로 전체적으로 구성되는 스프링들(18 및 18')의 프리텐션에 기인하여 회전 바디의 회전 운동이 초래되며, 이 회전 운동의 결과로서, 코드들(16')은 와인딩 바디(8)의 하부 구역에서 언와인딩되고(unwind), 그에 반대로, 코드들(16)은 와인딩 바디 상에, 회전 바디(10) 위의 상부 구역에서 와인딩된다. 이 포지션은 도 3에서 예시된다. 도 3에 따라 도시된 포지션에서, 스프링들(18 및 18')은 또한, 평형 포지션에 실질적으로 존재하며, 여기서, 스프링들(18 및 18')의 프리텐션은 이 경우, 역시 존재한다. 도 3에 따라 도시된 이 평형 포지션은, 공진기로서 2개의 스프링들의 효과 때문에 극복되며, 도 4에 따라 도시된 바와 같이, 2개의 스위칭 콘택들(4 및 6)이 폐쇄되는 단부 포지션(E')의 포지션이 세팅된다(set).
이 경우, 시스템은, 콘택들(4 및 6) 사이에 접촉이 생성될 뿐만 아니라, 와인딩 바디(8) 및 스위칭 콘택(4)에 기인하여 스위칭 콘택(6) 상에 상쇄력, 즉 부가적인 접촉-가압력도 작용하는 방식으로, 개별적인 스프링들(18 및 18')의 프리텐션들에 대해 구성된다. 단부 포지션(E')에 도달할 때, 액추에이터(22)에 의해 결국 트리거링되는(triggered) 로크(20)는 회전 바디(10)에 맞물리며, 그 결과, 회전 바디(10)의 포지션은 유지된다.
도 2 내지 도 4에서 예시된 운동 순서(sequence)에서, 회전 바디(10)의 회전에 기인하여, 코드들(16)의 와인딩 때문에 회전 운동이 와인딩 바디(8) 그리고 이에 따라 또한 스위칭 콘택(4)의 병진 운동으로 변환되는 방법이 도시된다. 와인딩 바디(8)의 병진 운동 그렇지 않으면 선형 운동은 양방향들로 이루어질 수 있다. 여기서 설명된 폐쇄 동작은, 도 4로부터 시작하여 도 3의 포지션을 통해 다시 도 2로, 역방향으로 설명될 수 있으며, 여기서, 단부 포지션(E)의 방향으로의, 와인딩 바디(8)의 길이방향 축(14)을 따른 이 와인딩 바디(8)의 병진 운동은 완료된다.
스프링 쌍(18 및 18')이 공진기로서의 역할을 하기 때문에, 어떤 상당한 마찰 손실들도 없이, 이 운동은 매우 자주 진행할 수 있다. 그러므로, 마찰 손실들은 매우 낮은데, 그 이유는 코드들(16 및 16')을 통해 송신되는 마찰이 마찬가지로 낮고, 와인딩 바디(8)에 대한 회전 바디의 가능한 한 우수한 포지셔닝(positioning)이 이루어지기 때문이다.
회전 바디(10)의 회전 운동은, 각각의 경우, 회전 바디가 개방 및 폐쇄 동작 동안 각각의 방향으로 대략 90°의 회전을 수행하는 방식으로 구성된다. 이 경우, 스위칭 시간, 즉, 단부 포지션(E')으로부터 단부 포지션(E)으로 그리고 그 반대로 운동하기 위해 커플링 엘리먼트에 의해 요구되는 시간은, 사용되는 스프링들(18)의 강성도(stiffness) 그리고 관성, 즉, 플라이휠(flywheel)로서의 역할을 또한 하는 회전 바디(10)의 질량에 따라 좌우된다. 회전 바디(10)의 각속도(Ω)는 이 경우, 스프링 강성도, 즉 스프링 상수(K)와 회전 바디(10)의 질량(m)의 비(ratio)의 근(root)에 정비례한다(다음의 방정식에 의해 예로서 표현됨)
Ω ~ (K/m)0.5.
이 경우, 회전 바디의 에너지는, 원하는 Ω, 즉 원하는 각속도 및 개개의 스위칭 동작을 위한 원하는 스위칭 시간이 생기는 방식으로 세팅되며, 여기서, 시스템의 총 에너지의 대략 95%는 스위칭 동작으로 흐른다. 예시적인 스위칭 동작에서, 이 경우, 매우 낮은 손실들로 동작하는 설명된 스위칭 시스템 또는 커플링 엘리먼트에 기인하여, 대략 1.5 J의 에너지가 시스템에서 손실된다. 종래의 구동부를 사용하는 종래의 스위칭 동작에서는, 커플링 엘리먼트의 비슷한 크기 및 동일한 전력이 주어지면, 스위칭 동작마다 20배 내지 30배의 에너지량이 손실된다. 이는, 2개의 스위칭 콘택들(4 및 6)이 만날 때 이 에너지가 손실되고, 이것은, 이 에너지가 스위칭 콘택들을 서로 분리시키며, 그리고 해머(hammer)가 모루(anvil)를 칠 때 이 해머가 작동하는 방식과 유사한 방식으로, 소위 반동(bouncing) 동작에서 미세 범위(microscopic range)로 복수 회 다시 스위칭 콘택들을 합치게 야기한다는 것을 의미한다. 이 반동 동작은 고-전압 설비의 스위칭 동안 극도로 바람직하지 않은데, 그 이유는 이 반동 동작의 결과로서, 균일하게 그리고 신속하게 접촉이 형성되는 것이 불가능하기 때문이다. 낮은 에너지 손실들로 동작하는, 도 2 내지 도 4에서 도시된 커플링 엘리먼트 때문에, 이 반동 동작은 최소치로 감소된다.
커플링 엘리먼트(2)의 시스템이 그러한 낮은 손실들로 스위칭(switch)하기 때문에, 스프링들(18 및 18')의 대응하는 프리텐션이 주어지면, 많은 수의 스위칭 동작들을 구현하는 것이 가능하다. 이 경우, 시스템은 바람직하게는, 어떤 경우라도 이루어지는, 스위치기어 어셈블리(switchgear assembly)의 2개의 유지보수 간격들 사이에서 일반적으로 발생할 것만큼 많은 스위칭 동작들이 수행될 수 있는 방식으로 세팅된다. 따라서, 일상적인 유지보수로, 스프링들(18 및 18')의 기계적 타이트닝(tightening), 즉 프리텐셔닝(pretensioning)이 회전 바디(10)(플라이휠)의 과잉-회전에 의해 이루어질 수 있다. 타이트닝은 예컨대 전기 모터(motor)의 도움으로 또는 기계적 클록(clock)에 대응하여 수동으로 이루어질 수 있다.
더욱이, 2개의 프리휠들이 또한, 베어링(13)(전적으로 개략적으로 예시됨)의 구역에 배열되며, 이 프리휠들의 기능은, 단지 한 쪽의 방향으로, 즉, 개개의 단부 포지션(E 또는 E')에 대해 유일하게 원하는 방향인 방향으로, 회전 바디(10)의 회전 운동을 허용하는 데 있다. 여기서 명시적으로 예시되지 않은 이들 프리휠들은 로크(20)와 협력하여(hand-in-hand) 작동하며, 그 결과, 예컨대 단부 포지션(E)에서 개개의 로크(20)가 적용될 때, 스위칭은 단지 그 프리휠로만 이루어지며, 이는, 대응하는 회전에 기인하여, 하부 단부 포지션, 즉, 폐쇄 단부 포지션(E')의 방향으로 와인딩 바디(8)의 축(14)을 따른 병진 운동을 허용한다. 도 4에 따라 도시된 단부 포지션(E')에서, 결국 배타적으로, 반대 방향으로의 회전 운동 그리고 이에 따라 단부 포지션(E) 방향으로 위쪽으로의 병진 운동이 허용된다. 프리휠은, 단지 한 쪽의 회전 방향을 허용하고 반대 회전 방향을 차단하는 볼 베어링이다.
이제, 더욱이, 회전 바디(10) 형태의 액추에이터(15) 및 와인딩 바디(8)의 병진 운동을 위한 케이블 구동부의 효과로부터 진행하면 ―이 효과는 도 2, 도 3 및 도 4에 대해 설명됨―, 펄스 질량 엘리먼트(3)의 효과를 또한 다루는 것이 의도된다. 단부 포지션(E')에 의해 도 4에서 예시되는 폐쇄 동작의 경우, 그 결과는, 이미 언급된 바와 같이, 반동 동작이며, 여기서, 접촉력(FK)이 와인딩 바디(8) 또는 푸시 로드(9) 상에 작용한다. 회전 운동의 지속 시, 즉, 액추에이터의 추가적인 작동 시, 펄스 질량 엘리먼트(3)는 편향된다. 여기서 시스템에 유입되는 에너지는 펄스 질량 엘리먼트(3)에 의한 것이며, 이 에너지는, 여기서 나선형 스프링(7)의 형태로 구성된 스프링 엘리먼트(5)에 의하여 이 시스템에 송신된다. 펄스 질량 엘리먼트(3)의 더 나은 커플링(coupling)의 목적을 위해, 푸시 로드(9) 상에 또는 와인딩 바디(8) 상에 정지 엘리먼트(26)가 제공되며, 압력으로 작동하는 나선형 스프링은 이 정지 엘리먼트에 기댄다. 이 경우, 정지 엘리먼트(26)는 푸시 로드(9)에 고정식으로 연결되고, 힘(FK)의 적용 시, 결과적 펄스를 나선형 스프링(7)을 통해 펄스 질량 엘리먼트(3)에 송신한다. 펄스 질량 엘리먼트(3)는 결국, 여기서 회전 바디(10)에 연결된다. 이 구성에서, 펄스 질량 엘리먼트(3)는 회전 바디(10)의 측(11)에 기대며; 회전 운동(R) 시 상기 운동이 펄스 질량 엘리먼트(3)에 의해 수행되도록, 상기 펄스 질량 엘리먼트는 상기 회전 바디에 연결된다. 그러므로, 펄스 질량 엘리먼트(3)는 회전 바디(10)에 회전 방식으로 커플링된다. 그러나, 축(14)의 방향으로, 다시 말해서, 와인딩 바디 또는 푸시 로드의 병진 운동 방향으로, 펄스 질량 엘리먼트(3)와 회전 바디(10) 사이에서의 제한된 운동 가능성이 존재한다.

Claims (12)

  1. 전기 스위칭 디바이스(switching device)용 커플링 엘리먼트(coupling element)로서,
    상기 커플링 엘리먼트(2)는 제1 스위칭 콘택(contact)(4)을 포함하며, 상기 제1 스위칭 콘택(4)은 제2 스위칭 콘택(6)을 갖는 전기 콘택을 개폐(opening and closing)하기 위한 것이며, 상기 제1 스위칭 콘택(4)은 푸시 로드(push rod)(9)에 연결되며, 상기 푸시 로드(9)는, 병진 운동(translational movement)이 가능하도록 장착되고, 상기 푸시 로드(9)의 병진 운동을 유발하는 액추에이터(actuator)(15)에 동작가능하게 연결되며, 스프링(spring) 엘리먼트(5)를 통해 상기 커플링 엘리먼트(2)에 커플링되는(coupled) 펄스 질량 엘리먼트(pulse mass element)(3)가 제공되는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 펄스 질량 엘리먼트(3)는, 병진 운동이 가능하도록 상기 푸시 로드에 대해 상기 푸시 로드(9) 상에 중심에 배열되고, 상기 스프링 엘리먼트(5)는 나선형 스프링(7)의 형태로 상기 푸시 로드(9) 주위에 동심으로 이어지는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  3. 제2 항에 있어서,
    정지(stopping) 엘리먼트(26)가 상기 푸시 로드(9) 상에 동심으로 배열되고, 상기 스프링 엘리먼트(5)는 상기 정지 엘리먼트(26)와 상기 펄스 질량 엘리먼트(3) 사이에, 가압된 나선형 스프링(7)의 형태로 배열되는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 푸시 로드(9)는 바-형 와인딩 바디(bar-shaped winding body)(8)의 형태로 구성되고, 상기 커플링 엘리먼트(2)는 회전 바디(10)를 포함하며, 상기 와인딩 바디(8)는 상기 회전 바디(10)를 통해 연장되며, 상기 회전 바디(10)는 2개의 측(side)들(11, 12)을 포함하고, 상기 2개의 측들(11, 12) 중, 일 측은 상기 와인딩 바디(8)의 일 단부를 향하고, 다른 측은 상기 와인딩 바디(8)의 다른 단부를 향하며, 상기 회전 바디(10)는 상기 와인딩 바디(8) 상에 회전가능하게 장착되며, 상기 회전 바디(10)의 반대 회전 운동들 때문에 상기 와인딩 바디(8) 상에서의 적어도 하나의 코드(cord)(16, 16')의 와인딩 및 언와인딩(unwinding)이 이루어져 상기 와인딩 바디(8)의 병진 운동을 야기하는 방식으로, 상기 코드(16, 16')는 상기 회전 바디(10)와 상기 와인딩 바디(8) 사이에서 상기 회전 바디(10)의 상기 2개의 측들(11, 12) 각각에 배열되는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  5. 제4 항에 있어서,
    양쪽(both) 회전 방향들(R)로 상기 회전 바디(10) 상에 스프링 힘이 항상 작용하는 방식으로, 상기 회전 바디(10)는 적어도 2개의 스프링들(18, 18')에 커플링되며, 상기 와인딩 바디(8)의 상기 병진 운동의 단부 포지션(position)들(E, E')에 상기 회전 바디(10)를 잠그는 로크(lock)(20)가 제공되는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 회전 바디(10)에 커플링되고, 상기 회전 바디(10)의 단지 한 쪽의 회전 방향을 허용하는 프리휠(freewheel)이 제공되는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  7. 제6 항에 있어서,
    반대 방향으로 동작하는 2개의 프리휠들이 제공되며, 상기 2개의 프리휠들 중 하나가 각각의 경우 활성화되고, 상기 2개의 프리휠들 사이의 상기 활성화의 스위치오버(switchover)는 상기 와인딩 바디(8)의 상기 단부 포지션들(E, E')에서 이루어지는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로크(20)의 릴리즈(release)는 래칭(latching) 액추에이터(22)를 통해 이루어지는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    콘택들이 폐쇄되는 단부 포지션(E')에서, 상기 회전 바디(10) 상에 작용하는 스프링 힘 때문에, 제2 콘택(6)에 대한 제1 콘택(4)의 접촉-가압력(contact-pressure force)이 발생하는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  10. 제4 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스프링들(18, 18')의 기계적 텐셔닝(mechanical tensioning)을 통해, 상기 커플링 엘리먼트에서의 에너지(energy) 손실의 보상이 이루어지는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  11. 제4 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 스프링들(18, 18')은 상기 회전 바디의 각각의 포지셔닝(positioning)을 위한 프리텐션(pretension)을 갖는,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
  12. 제4 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 질량 엘리먼트(3)는, 상기 펄스 질량 엘리먼트가 상기 회전 바디(10)에 대해 회전가능하게 고정되는 방식으로 상기 회전 바디(10)에 연결되고, 상기 회전 바디에 대해, 상기 와인딩 바디(8)의 병진 운동 방향을 따른 운동이 가능한,
    전기 스위칭 디바이스용 커플링 엘리먼트.
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