KR20220117423A

KR20220117423A - 배선용 차단기의 압트립장치

Info

Publication number: KR20220117423A
Application number: KR1020210020788A
Authority: KR
Inventors: 이윤호
Original assignee: 현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-08-24
Also published as: KR102535348B1

Abstract

본 발명은, 사고시에 압트립 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀 불량을 줄여서 차단기의 동작 신뢰성을 높일 수 있는 배선용 차단기의 압트립장치에 관한 것으로, 이는 일측에 유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 하우징 내에 유입된 가스 흐름에 의해 일방향으로 회전되는 슈터; 상기 하우징에 의해 일단이 지지되고, 타단은 상기 슈터의 일측에 접촉하여 탄성지지하는 제1 탄성부재; 및 상기 하우징에 일단이 고정되고, 상기 슈터가 접촉하면 탄발력을 가하는 제2 탄성부재를 포함할 수 있다.

Description

배선용 차단기의 압트립장치 {PRESSURE TRIP APPARATUS OF MOLDED CASE CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 배선용 차단기에 설치되어 차단기의 개폐기구부를 동작시키도록 트립바를 작동시키는 배선용 차단기의 압트립장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 배선용 차단기를 도시한 것으로서, 사고 전류의 발생시에 가동자와 고정자의 접점 사이의 반발력에 의해 접점이 서로 개리되고, 이때 개리된 접점 사이에 아크가 발생되며, 높은 압력의 가스 흐름이 생긴다. 이러한 아크에 의해 발생된 높은 압력을 가진 가스 흐름(F)은 압트립장치(2)의 하우징(11)에 형성된 유입구(12)를 통해 압트립장치의 내부로 공급된다.

유입된 가스 흐름(F)은 순간적으로 슈터(13)의 일측을 밀어붙여 슈터는 핀부(14)를 중심으로 회전되며, 슈터의 타측이 트립바(3)를 작동시켜 개폐기구부(4)를 동작시키도록 함으로써, 전로의 차단이 이루어질 수 있다.

압트립장치(2)로 유입된 가스 흐름(F)은 높은 온도 및 높은 압력과 함께 이물질을 포함하고 있어 압트립장치의 내부에 축적되고 그을음이 생기게 된다. 이렇게 축적된 이물질과 그을음으로 인해 슈터(13)와 하우징(11) 간 마찰력이 증대되어 슈터의 동작 및 동작 후 복귀에 어려움이 야기된다.

특히, 동작 후 복귀를 위해 슈터(13)에 연결된 스프링(15)이 복귀를 유도하지만, 이물질과 그을음이 과하게 축적된 경우에는 슈터가 트립바(3)를 작동시킴과 동시에 고정(끼이게)되어 슈터가 복귀를 하지 못하게 되면서 계속 트립바를 작동시켜 차단기의 투입 불량을 초래한다. 이를 해소하기 위해 스프링력을 증대시킬 수 있지만, 이렇게 하면 슈터를 동작시키기 위한 최소 압력이 높아져 슈터의 동작 실패 또는 동작 지연을 초래할 수 있다.

(특허문헌 1) KR 1027780 B1

본 발명은, 사고시에 압트립 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀 불량을 줄여서 차단기의 동작 신뢰성을 높일 수 있는 배선용 차단기의 압트립장치를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치는, 일측에 유입구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 하우징 내에 유입된 가스 흐름에 의해 일방향으로 회전되는 슈터; 상기 하우징에 의해 일단이 지지되고, 타단은 상기 슈터의 일측에 접촉하여 탄성지지하는 제1 탄성부재; 및 상기 하우징에 일단이 고정되고, 상기 슈터가 접촉하면 탄발력을 가하는 제2 탄성부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제1 탄성부재뿐 아니라 제2 탄성부재를 추가하여 슈터에 탄성복원력을 가할 수 있다. 이로 인해 사고시에 압트립 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀 불량을 효과적으로 줄여서 차단기의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 배선용 차단기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압트립장치를 상이한 각도에서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치의 작동 상태도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 압트립장치를 상이한 각도에서 바라본 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치의 작동 상태도이다.

본 발명의 압트립장치(10)는 배선용 차단기(1; 도 4 참조)의 일측에 배치되어 장착될 수 있다. 압트립장치는 사고시에 차단기의 내부에서 발생되는 아크 및 가스의 압력을 이용하여, 개폐기구부(4)를 동작시키기 위한 트립바(30)를 작동시킬 수 있도록 배치된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치(10)는, 하우징(20), 슈터(30), 제1 탄성부재(40) 및 제2 탄성부재(50)를 포함할 수 있다.

하우징(20)은 내부에 중공부를 갖춘 구조물로서 전기적 절연물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징은 본체와 커버, 또는 서로 대략 대칭되게 형성된 제1 절반부(21)와 제2 절반부(22)를 포함할 수 있다. 이러한 하우징은 내부에 설치된 부품들을 보호하고 지지함은 물론, 유입된 가스 흐름(F)이 나가지 않도록 방지하는 역할을 한다.

본체 또는 제1 절반부(21)의 일측에는 가스 흐름(F)의 유입구(23)가 형성될 수 있으며, 타측에는 슈터(30)를 회전 가능하게 설치하기 위한 핀부(24)가 형성될 수 있다. 핀부는 하우징(10)의 두께방향으로 하우징을 가로지르도록 배치될 수 있다.

이에 대응되게 그리고 선택적으로, 커버 또는 제2 절반부(22)의 일측에 가스 흐름(F)의 유입구(23)가 형성될 수 있으며, 타측에는 핀부(24)와 결합하는 결합홈(25)이나, 핀부와 정렬되어 접촉하는 대응핀이 형성될 수 있다.

또한, 하우징(20)은, 유입구(23)와 연통되어 유입된 가스 흐름(F)을 슈터(30) 쪽으로 유도하도록 형성된 가스 유로(26)를 포함할 수 있다. 가스 유로는 하우징의 본체나, 제1 절반부(21) 또는 제2 절반부(22)에 마련된 홈부에 의해 구획될 수 있다.

가스 유로(26)의 하류에는 슈터(30)의 일부가 수용될 수 있으며, 가스 유로의 하류측 단부, 즉 유입구(23)의 반대쪽인 단부에는 슈터의 회전을 제한하고 슈터가 가스 유로로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 제1 걸림단(27; 도 5 참조)이 형성될 수 있다.

이러한 가스 유로(26)에는, 배선용 차단기(1)에서 사고 전류의 발생시에 가동자와 고정자의 접점 사이의 반발력에 의해 접점이 서로 개리되면서, 아크와 함께 발생된 높은 압력의 가스 흐름(F)이 유입구(23)를 통해 유입될 수 있다. 이어서, 가스 흐름은 가스 유로를 따라 순간적으로 이동하여 가스 유로의 하류에 수용된 슈터(30)의 일부를 밀어낼 수 있다.

슈터(30)는 하우징(20)의 내부에서 핀부(24)를 중심으로 하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 슈터에는 핀부의 삽입을 위한 관통홀(31; 도 4 참조)이 형성될 수 있다.

하지만, 슈터(30)와 하우징(20)의 결합은 전술한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 하우징에 홀이 형성되고 슈터에는 회전을 위한 핀이 형성되어도 무방하다.

슈터(30)는 관통홀(31)로부터 일측으로 가스 유로(26)를 향해 연장하고 적어도 일부가 가스 유로 내에 수용되는 가스압 작용부(32)를 포함할 수 있다.

가스압 작용부(32)는, 유입구(23)를 통해 가스 유로(26)로 유입된 높은 압력의 가스 흐름(F)에 의해 가스 유로 내에서 이동할 수 있게 되며, 이에 따라 슈터(30)가 핀부(24)를 중심으로 하여 일방향(예컨대 도 4에서 시계 방향)으로 회전되게 할 수 있다.

가스압 작용부(32)의 단부에는 가스 유로(26)의 제1 걸림단(27)에 걸어맞춤되는 제2 걸림단(37; 도 5 참조)이 형성될 수 있다. 가스 유로의 제1 걸림단과 가스압 작용부의 제2 걸림단이 서로 만나 접촉할 때 슈터(30)의 회전이 저지됨과 더불어 가스압 작용부가 가스 유로로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 슈터(30)는 관통홀(31)로부터 타측으로 연장하고 트립바(3)와 접촉 가능하게 형성된 트립바 작동부(33)를 포함할 수 있다.

여기서, 트립바(3)는 배선용 차단기(1)의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 타방향(예컨대 도 4에서 반시계 방향)으로 회전되면 개폐기구부(4)를 동작시켜 전로의 차단이 자동으로 이루어질 수 있다.

슈터(30)가 높은 압력의 가스 흐름(F)에 의해 회전 구동되면, 트립바 작동부(33)도 일방향으로 회전하면서 트립바(3)와 접촉하게 되고, 계속해서 트립바를 가압하여 타방향으로 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

선택적으로, 슈터(30)는 관통홀(31)로부터 연장하고 가스 유로(26)의 측벽과 접촉하는 스토퍼(34)를 더 포함할 수 있다. 이로써 슈터는 스토퍼에 의해 소정의 각도만큼 회전한 후 그 회전이 제한될 수 있다.

제1 탄성부재(40)는 하우징(20)에 의해 일단(41)이 지지되고, 타단(42)은 슈터(30)의 일측, 예를 들어 가스압 작용부(32)에 접촉하여 슈터를 탄성지지할 수 있다. 이러한 제1 탄성부재는 외력이 제거된 경우에 탄성복원력을 가스압 작용부에 전달하여 슈터를 타방향으로 회전되게 함과 동시에 가스압 작용부를 원위치로 복귀시킬 수 있다.

예를 들어, 제1 탄성부재(40)로는 코일 스프링이 채용될 수 있다. 이 경우에 하우징(20)의 내벽에는 코일 스프링의 일단(41)에 삽입되어 코일 스프링을 지지하는 제1 지지돌기(28)가 형성될 수 있으며, 슈터(30)의 가스압 작용부(32)에는 코일 스프링의 타단(42)에 삽입되어 코일 스프링을 지지하는 제2 지지돌기(38)가 형성될 수 있다.

하지만, 제1 탄성부재(40)의 구성과 배치는 전술한 예에 한정되지 않으며, 예컨대 제1 탄성부재는 슈터(30)의 회전을 위한 핀부(24)에 설치되는 토션 스프링이 채택될 수도 있다. 이때, 토션 스프링의 일단은 하우징(20)의 내벽에 의해 지지되고 타단은 슈터의 일측에 의해 지지될 수 있다.

이와 같은 구성의 압트립장치(10)는 접점 개리에 의해 발생하는 아크 및 가스의 압력을 통해 배선용 차단기(1)를 더욱 신속하고 안정적으로 트립시킬 수 있으므로, 차단기의 트립성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 제1 탄성부재(40)만으로 슈터(30)의 동작 후 복귀를 유도할 수는 있지만, 이물질과 그을음이 과하게 축적된 경우에는 제1 탄성부재의 스프링력만으로 슈터를 원위치로 복귀하는 데에 어려움이 발생한다.

더욱이 슈터(30)가 움직이면서 가스 유로(26) 내 이물질과 그을음을 가스 유로의 제1 걸림단(27) 또는 가스압 작용부(32)의 제2 걸림단(37) 주변으로 모으게 되는데, 이러한 경우에 슈터(30)와 하우징(20) 사이에서, 보다 구체적으로 가스압 작용부와 가스 유로 사이에서 끼임이 많이 발생하여, 슈터가 복귀하지 못하는 불량이 발생한다.

또, 이와 같은 복귀 불량을 해소하기 위해 제1 탄성부재(40)의 스프링력을 증대시키게 되면, 슈터(30)를 동작시키기 위한 최소 압력이 높아져 슈터의 동작 실패 또는 동작 지연을 초래할 수 있다.

이에 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치(10)는, 하우징(20)의 가스 유로(26)에 대한 슈터(30)의 끼임을 방지하고 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀를 유도할 수 있는 제2 탄성부재(50)를 포함할 수 있다.

제2 탄성부재(50)는 하우징(20)에 일단(51)이 고정되고, 슈터(30)가 접촉하면 탄발력을 가할 수 있도록 배치될 수 있다. 제2 탄성부재의 위치는 슈터가 트립바(3)에 의해 개폐기구부(4)를 동작시키는 데에 지장이 없으면서, 이물질과 그을음이 많이 축적되는 지점을 피하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 탄성부재는 슈터에서 가스압 작용부(32)의 제2 걸림단 반대쪽 측면에 접촉하도록 하우징 내에 배치될 수 있다.

제2 탄성부재(50)는 적어도 1회 이상으로 절곡된 판 스프링을 포함할 수 있다. 이러한 제2 탄성부재는 하우징(20)과 동일한 재질로 만들어지고 일체로 성형되거나, 상이한 재질로 형성된 후 접합이나 볼팅 등에 의해 하우징과 일체로 결합될 수 있다.

도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 판 스프링 형태의 제2 탄성부재(50)는 순간적인 큰 압력에 의해 수축될 수는 있지만 대체로 원래의 모양을 유지할 수 있기 때문에, 슈터(30)의 가스압 작용부(32)에 있는 제2 걸림단(37)이 가스 유로(26) 내에서 이물질과 그을음이 축적된 부분까지, 예컨대 주로 가스 유로의 제1 걸림단(27)까지 이동하여 직접 접촉하는 것을 회피하는 데에 효과적이다.

더불어, 제2 탄성부재(50)는 하우징(20)에 일단(51)이 고정되지만, 타단(52)은 자유단으로 남겨 두어 슈터(30)의 가스압 작용부(32)와 이격될 수 있다. 즉, 제2 탄성부재는 슈터의 가스압 작용부가 가스 유로(26) 내에서 일정 거리를 이동한 후 접촉할 때에만 탄발력을 가할 수 있도록 배치되어, 제1 탄성부재(40)의 스프링력에다 제2 탄성부재(50)의 스프링력을 추가함에도 불구하고 슈터의 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀 불량을 개선할 수 있게 되는 것이다.

하지만, 제2 탄성부재(40)의 구성과 배치는 전술한 예에 한정되지 않으며, 예컨대 제2 탄성부재로 코일 스프링이 채택될 수도 있다. 이때, 코일 스프링의 일단은 하우징(20)의 내벽에 고정되고 타단은 자유단으로 될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치(10)의 작동에 대해 개략적으로 설명한다.

배선용 차단기(1)는, 사고 전류의 발생시에 가동자와 고정자의 접점 사이의 반발력에 의해 접점이 서로 개리되고, 이때 개리된 접점 사이에 아크가 발생되며, 높은 압력의 가스 흐름(F)이 생긴다. 이러한 아크에 의해 발생된 높은 압력을 가진 가스 흐름은 압트립장치(10)의 하우징(20)에 형성된 유입구(23)를 통해 압트립장치의 내부로 공급된다.

유입된 가스 흐름(F)은 가스 유로(26)를 따라 슈터(30) 쪽으로 유도되고, 순간적으로 슈터의 일측에 형성된 가스압 작용부(32)를 밀어붙여, 슈터는 핀부(24)를 중심으로 일방향(예컨대 도 4에서 시계 방향)으로 회전된다.

가스압 작용부(32)의 이동 및 슈터(30)의 회전으로 인하여 제1 탄성부재(40)가 수축된다. 제2 탄성부재(50)는 가스압 작용부가 일정 거리를 이동한 후 접촉할 때에 수축된다.

슈터(30)의 회전으로 인해 슈터의 타측에 형성된 트립바 작동부(33)는 트립바(3)를 작동시키고 개폐기구부(4)를 동작시키도록 함으로써, 전로의 차단이 이루어질 수 있다.

외력이 제거된 다음에, 제1 탄성부재(40)와 제2 탄성부재(50)는 탄성복원력을 가스압 작용부(32)에 전달하여 슈터(30)를 타방향(예컨대 도 4에서 반시계 방향)으로 회전되게 함과 동시에 가스압 작용부를 원위치로 복귀시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 압트립장치(10)에서는, 슈터(30)의 가스압 작용부(32)가 가스 유로(26) 내에서 이물질과 그을음이 축적되어 끼임이 발생할 여지가 많은 부분을 회피하도록 하고, 탄성복원력을 더하여 원활한 복귀를 유도하는 제2 탄성부재(50)를 마련함으로써, 차단기의 성능 안정성과 동작 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 사고시에 압트립 동작에 대한 속도 저하 없이 복귀 불량을 효과적으로 줄여서 차단기의 동작 신뢰성을 높일 수 있는 장점을 얻게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 배선용 차단기 3: 트립바
4: 개폐기구부 10: 압트립장치
20: 하우징 23: 유입구
24: 핀부 26: 가스 유로
27: 제1 걸림단 28: 제1 지지돌기
30: 슈터 31: 관통홀
32: 가스압 작용부 33: 트립바 작동부
37: 제2 걸림단 38: 제2 지지돌기
40: 제1 탄성부재 50: 제2 탄성부재

Claims

일측에 유입구가 형성된 하우징;
상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 하우징 내에 유입된 가스 흐름에 의해 일방향으로 회전되는 슈터;
상기 하우징에 의해 일단이 지지되고, 타단은 상기 슈터의 일측에 접촉하여 탄성지지하는 제1 탄성부재; 및
상기 하우징에 일단이 고정되고, 상기 슈터가 접촉하면 탄발력을 가하는 제2 탄성부재
를 포함하는 배선용 차단기의 압트립장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 유입구와 연통되어 유입된 가스 흐름을 상기 슈터 쪽으로 유도하도록 형성된 가스 유로를 포함하고,
상기 슈터는 일측으로 상기 가스 유로를 향해 연장하고 적어도 일부가 상기 가스 유로 내에 수용되어 가스 흐름에 의해 상기 가스 유로 내에서 이동하는 가스압 작용부를 포함하는 배선용 차단기의 압트립장치.
제2항에 있어서,
상기 가스 유로의 상기 유입구의 반대쪽 단부에는 제1 걸림단이 형성되고,
상기 가스압 작용부의 단부에는 상기 제1 걸림단에 걸어맞춤되는 제2 걸림단이 형성된 배선용 차단기의 압트립장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 탄성부재는 코일 스프링이고,
상기 하우징의 내벽에는 상기 코일 스프링의 일단에 삽입되는 제1 지지돌기가 형성되고,
상기 가스압 작용부에는 상기 코일 스프링의 타단에 삽입되는 제2 지지돌기가 형성된 배선용 차단기의 압트립장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 탄성부재는 적어도 1회 이상으로 절곡된 판 스프링을 포함하고,
상기 제2 탄성부재의 타단은 자유단으로 되어 상기 가스압 작용부와 이격되게 배치되며,
상기 가스압 작용부가 상기 가스 유로 내에서 일정 거리를 이동한 후 상기 제2 탄성부재의 타단과 접촉함으로써 상기 제2 탄성부재는 수축되는 배선용 차단기의 압트립장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 탄성부재가 수축할 때, 상기 가스압 작용부의 상기 제2 걸림단은 상기 가스 유로의 상기 제1 걸림단과 직접 접촉하지 않는 배선용 차단기의 압트립장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슈터는 배선용 차단기의 트립바와 접촉 가능하게 형성된 트립바 작동부를 포함하고,
상기 슈터가 일방향으로 회전되어 상기 트립바 작동부가 상기 트립바와 접촉할 때, 상기 트립바는 회전되어 상기 배선용 차단기의 개폐기구부를 동작시키는 배선용 차단기의 압트립장치.