KR890000967B1 - 유입 전기기기용 탱크 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유입 전기기기용 탱크

제1도는 파형 방열판을 사용한 종래형 탱크를 갖는 변압기의 정면도.

제2도는 종래형 탱크의 동체부 횡단면도.

제3도는 그 요부 확대도.

제4도는 종래형 탱크의 내압에 의한 변형의 설명도.

제5도는 파형 방열판을 사용한 유입 전기기기용 탱크의 다른 종래예를 나타낸 요부 횡단면도.

제6도, 제7도, 제8도는 각각 본원 발명에 의한 유입 전기기기용 탱크의 정면도,측면도 및 평면도.

제9도는 제7도의 A-A선에 따른 요부 단면도.

제10도는 제6도의 B-B선 및 제9도의 C-C선에 따른 요부 단면도.

제11도는 탱크들과 파형 방열판의 일부를 나타낸 사시도.

제12도는 조이부(

耳部)의 사용 상태를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 탱크 12 : 상부틀체

13 : 하부틀체 14 : 상측연결판부

15 : 하측연결판부 16 : 지주

17 : 베이스부재 20, 21 : 파형 방열판

20b : 파형 방열판(20)의 연장부 22, 23 : 휜(fin)

24, 25 : 파형 방열판(20),(21)의 측변부 27 : 유로(油路)

28 : 조이부

본원 발명의 얇은 강판(鋼板)을 연속 절곡 성형하여 만들어진 냉각효과가 높은 파형 방열판을 사용하여 동체부를 구성한 유입(油入) 전기기기용 탱크의 개량에 관한 것이다.

제1도는 종래의 이 종류의 탱크를 사용한 유입변압기의 정면도, 제2도는 탱크 동체부의 횡단면도, 제3도는 탱크 코너부의 단면 확대도이다. 이들 도면에 나타낸 탱크 (1)는 탱크커버(4)를 장착하기 위한 플랜지가 설치된 상부틀체(5)와 탱크저판이 부착된 하부틀체(6)의 각 측변간에 상하단부가 용접에 의해서 막힌 다수의 휜(fin)(3)을 갖는 파형 방열판(2)의 배설하여 동체부를 구성한 것으로, 동체부의 각 코너부(7)는 파형 방열판(2)의 직각으로 절곡하거나 또는 파형 방열판(2)의 끝과 용접에 의해 접합해서 구성되어 있다.

이 종류의 파형·방열판을 사용한 탱크는 주로 중형, 소형의 유압변압기에 사용되며, 변압기의 소형경량화에 이바지하고 있지만, 용량이 더큰 변압기 등에 적용할 경우, 다음에 기술하는 이유에서 파형 방열판의 휜의 높이나 개수에 제약을 받아 소형경량화에 한계가 있었다.

즉, 이 종류의 탱크는 전기기기 본체의 냉각 및 절연을 위해 내부에 절연유(絶緣油)를 봉입하고, 또한 용도에 따라서는 압력조정용의 공간을 형성하게 밀폐하기 때문에, 기기의 사용시 탱크동체부에는 절연유의 헤드에 의한 정압력(靜壓力)과 온도상승에 수반되는 내부공기의 체적팽창에 의한 동압력(動壓力)이 작용한다.

제3도에는 이들 내압에 의해서 종래의 탱크에 있어서의 파형 방열판의 휜이 변형된 1점쇄선으로 나타내고 있다. 이 변형은 인접한 휜(3)이 대향한 쪽의 복부(3a)에는 점 A를 중심으로하여 δ₁과 같이 대칭적으로 나타내며, 그 변형량은 비교적 작다. 그러나, 코너부(7)의 가까이에 위치한 휜(3)의 코너부(7)측에 면한 복부(3b)에는 δ₂와 같이 δ₁보다도 큰 변형이 생긴다.

예를들면, 판두께 t=1.2mm, 휜의 높이(파고) h=315mm, 휜의 폭(파폭) b-10.4mm, 휜의 간격(피치) 1₁=37.5mm, 코너부(7)에서 가장 가까은 휜까지의 거리 1₂=50mm, 휜의 상하방향의 길이 1₃=1524mm,의 파형 방열판을 사용한 탱크의 0.1kg/㎠의 내압이 가해졌을때 δ₁=10mm, δ₂=20mm의 변형이 관측되었다. 이 휜의 변형은 내압의 상승과 함께 커져서, 마침내는 재료의 탄성 한계를 넘어서 영구변형이 생기게 된다. 따라서, 이와같은 δ₁, δ₂의 변형량은 다른 탱크구조에 있어서는 δ₂의 값에 의해서 허용 내압등을 정하지 않으면 안된다.

이와 같이 코너부 가까이에 있는 휜(3)의 변형량 δ₂＞δ₁으로 되는 이유는 다음과 같이 설명할 수 있다.

제4도에 나타낸 바와같이 파형 방열판(2)의 각부에 단위면적당 p의 내압이 가해졌을 경우, 휜(3)의 복부(3a)(3b)에는 M=p·a(a : 수압면적)의 힘이 작용한다. 인접한 휜(3)이 대향한 복부(3a)에 작용하는 힘 M의 중심점 A의 주위의 모멘트를 생각하면 이들 대향한 복부(3a)에 작용하는 힘의 모멘트는 상대측 복부(3a)에 대해 힘 M을 감쇠하는 방향의 힘을 미치게 한다. 이때문에, 대향한 복부(3a)에 생기는 변형량 δ₁은 대칭이며 비교적 작은 값으로 되지만, 코너부(7)에 가까운 휜(3)의 코너부(7)측에 면한 복부(3b)에는 상기와같은 대향한 복부(3a)로부터의 힘의 작용이 없고, M에 대향하는 힘의 복부(3b)에서 코너부(7)까지의 파형 방열판의 수압면(受壓面)에 가해지는 힘 N만이기 때문에, M＞N으로 균형이 이루어지지 않으며, 그결과 δ₂＞δ₁으로 되는 것으로 생각된다. 이 경향은 휜의 높이 h와 폭 b의 비가 클수록 현저하다. 코너부(7)에서 가장 가까운 휜까지의 거리 1₂를 휜이 높이 h와 같은 정도까기 크게하면 δ₁≒δ₁으로 되지만, 그러기 위해서는 휜(3)의 개수를 줄이고, 방열 면적을 희생시키지 않으면 안된다.

이와같이, 종래의 파형 방열판을 사용한 유입전기기기용 탱크에 있어서는 파형 방열판의 휜의 높이나 개수에 제약이 있기 때문에, 몸체의 크기에 비해 발생 열손실이 큰 중형, 대형기기(일례로 나타내면 유입자냉식(油入自冷式) 변압기에서는 750kVA 이상)에서는 필요 냉각 면적을 확보하기 위해 휜의 길이 1₃를 길게 하고, 또한 냉각상 필요한 경우는 제2도에 나타낸 탱크 본체의 크기 x,y를 크게 해서 파형 방열판의 부착 스페이스를 증가시켜야만 하며, 결과적으로 탱크의 크기, 중량이 증가해서 경제적 설계가 곤란해진다.

본원 발명자들은 그 대책으로서 제5도에 나타낸 것처럼 탱크 동체부의 각 코너부에 파형 방열판(2)의 휜(3)과 동일형상, 크기로 만든 연결판(8)을 동체부의 두개의 변에 대해서 대칭적으로 배치하고, 연결판(8)의 직각으로 열린 연장부(9a)(9b)를 파형 방열판(2)과 각각 용접부(10a),(10b)에서 접합하는 것을 앞세 제한했다(일본국 특원소 54-21797호). 이 구성에 의하면, 탱크에 내압이 가해졌을 경우 파형 방열판(2)의 휜(3)과 연결판(8)의 대향한 복부에 가해지는 힘의 상호작용에 의해 제3도에 나타낸 바와같이 휜의 변형량 δ₁, δ₂의 불균형을 없애서 강도적으로 조화된 탱크구조로 할 수 있는 동시에, 연결판(8)이 방열판으로 되어 방열면적을 증가시키는 효과도 있지만, 탱크 코너부의 데드 스페이스의 유효이용이라고 하는 점에서는 충분한 것이 아니었다.

본원 발명은 상술한 점을 감안하여, 강도적으로 조화되며, 또한 데드스페이스가 없는, 더욱 소형경량화가 가능한 유입 전기기기용 탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음에 제6도-제12도에 나타낸 본원 발명의 실시예에 대해 설명한다.

제11도에 상세하게 나타낸 것처럼 본원 발명에 의한 탱크(11)의 틀은 상부틀체 (12), 하부틀체(13), 상하측 연결판부(14),(15), 지주(16) 및 베이스부재 (17)로 이루어져 있다.

상부틀체(12)는 L형 부재를 장변과 단변으로 이루어진 틀 모양으로 조합해서, 탱크커버의 장착시트로 되는 플랜지(18)를 형성한 것으로, 그 각 코너부에 장변과 평행으로 연장된 상측연결판부(14)가 장변측 L형부재의 연장부에 의해서 형성되어 있다.

하부틀체(13)는 강판을 절곡 등에 의해 장변과 단변으로 이루어진 틀 모양으로 형성하고, 탱크저판(19)을 일체로 부착한 것으로, 그 각 코너부에는 상측연결판부(14)와 같은 두께의 판을 용접에 의해 접합해서 장변과 평행으로 뻗은 하측연결판부(15)로 한다. 이 하부틀체(19)는“ㄷ”자형 강철을 조합해서 만든 베이스부재(17)위에 놓여져 있다.

단면 L형의 지주(16)는 그 장변측이 상하틀체(12),(13)의 단변과 평행으로 위치하며, 그 단변측이 상하틀체(12),(13)의 장변의 연장선상에 위치하도록 상하측 연결판부(14),(15)의 선단에 용접에 의해 접합되며, 그 하단은 베이스부재(17)위에 용접에 의해 고정되어 있다. 지주(16)의 단면현상은 L형에 한정되지 않고, 후술하는 파형 방열판(20),(21)의 측변부(24),(25)와 겹쳐서 접합되는 2개의 측면을 갖는 것이면 좋다.

이와같이 구성한 틀의 주위 4면에 파형 방열판(20),(21)을 배설하여 탱크 동체부를 구성한다.

파형 방열판(20),(21)은 얇은 강판을 파형으로 절곡 성형하여 파산부(波山部)의 상하단을 막아서 용접에 의해 밀봉하여 형성한 다수의 휜(22),(23)을 가지며, 좌우 양단에는 각각 휜(22),(23)과 대략 평행으로 절곡된 측변부(24),(25)가 형성되어 있다.

제6도-제8도에 나타낸 것처럼 4면중 2면의 파형 방열판(20)은 상하틀체 (12),(13)의 장변의 길이에 상하측 연결판부(14),(15)의 길이 1을 가한 길이 x'와 같은 가로폭을 가지며, 중앙부(20a)의 상하단을 상하틀체(12),(13)의 장변측에 겹쳐, 좌우 연장부(20b)의 상하단을 상하측 연결판부(14),(15)의 일측면에 겹쳐서 용접에 의해 유밀(油密)하게 접합하고, 또 좌우측변부(24)는 지주(16)의 장변측의 측면에 겹쳐, 그 3방면의 끝에지를 용접에 의해 유밀하게 접합했다.

다른 2면의 파형 방열판(21)은 상하틀체(12),(13)의 단변의 길이 y'와 같은 가로폭을 가지며, 그 상하단을 상하틀체(12),(13)의 단변측에 겹쳐서 용접에 의해 유밀하게 접합하고, 좌우 측변부(25)의 3방면의 끝에지는 상하측 연결판부(14),(15)의 다른 일측면과, 이것과 동일면에 형성된 지주(16)의 단변측의 측면에 겹쳐서 용접에 의해 유밀하게 접합했다.

제9도는 이와 같이해서 구성한 탱크 동체부의 제7도 A-A선에 따른 단면도, 제10도는 역시 탱크 동체부의 제6도 B-B선 및 제9도 C-C선에 따른 단면도이며, 도면중(26a),(26b)는 파형 방열판(20),(21)과 상하측 연결판부(14),(15)의 용접부, (26c),(26d)는 파형 방열판(20),(21)과 지주(16)의 용접부를 나타내고 있다.

제9도, 제10도에서 볼 수 있듯이 상기 구성에 의하면, 탱크(11)의 각 코너부에 상하측 연결판부(14),(15)와 지주(16)에 의해서 3방면이 둘러싸이고, 파형 방열판 (20)의 연장부(20b)와 파형 방열판(21)의 측변부(25)에 의해서 양 측면이 덮인 유로 (油路)(27)가 형성되며, 이 유로(27)을 지나사 탱크내의 기름이 파형 방열판(20)의 연장부(20b)에 형성된 휜(22) 내 및 파형 방열판(20)의 측변부(24)와 지주(16)와의 간극에 제9도 화살표와 같이 유입된다. 이때문에 제1도-제3도에 나타낸 종래형 탱크와 같은 외형크기로 파형 방열판(20)의 연장부(20b)에 해당하는 분만큼 방열면적이 증가하고, 종래형 탱크가 가지고 있던 탱크 코너부의 데드 스페이스를 방열면으로서 최대한으로 이용할 수 있다.

그뿐만 아니라, 이 탱크(11)가 내압을 받았을 경우, 제4도에 나타낸 M의 해당하는 힘의 유로(27)내에 면한 파형 방열판(20),(21)의 측변부(24),(25)에도 가해지기 때문에 그 힘의 모멘트에 의해 측변부(24),(25)와 대향한 휜(22),(23)의 복부(22b), (23b)에 M에 대항하는 힘이 작용한다. 마찬가지로, 측변부(24),(25)에도 이것과 대향한 휜(22),(23)의 복부(22b),(23b)에서 M에 대항하는 힘이 작용한다. 그 결과, 휜 (22),(23)과 측변부(24),(25)의 대향한 복부에는 대략 대칭적인 변형(팽창)이 생기며, 그 변형량 δ₂는 휜끼리의 대향한 복부(22a),(23a)에 생기는 변형량δ₁과 같은 정도(δ₂≒δ₁)로되며, 측변부(24),(25)가 없을 경우에 비해 현저하게 작아진다. 이것에 의해, 종래와 같은 변형량의 불균형이 없은 강도적으로 조화된 탱크가 얻어지며, 휜의 높이나 개수에 대한 강도면으로부터의 제약이 감소해서 방열면적을 더욱 크게 할 수 있게 된다.

또한 상기 구성에 의하면, 탱크의 가장 바깥족에 강성(剛性)이 높은 지주(16)가 설치되어 있으므로, 이지주(16)에 조이부(28)나 롤러를 끌기 위한 구멍(29)을 설치하며, 또 베이스부재(17)의 지주 고정부 밑에 잭받이부(30)를 설치함으로써, 기기의 달아올리기, 롤러끌기 또는 잭에 의한 밀어 올리기시에 탱크 동체부의 파형 방열판에 불균형의 힘이 가해지는 일이 없고, 기름이 새는 원인이 되는 용접비트는 균열을 방지할 수 있다.

지주(16)는 상부틀체(12)에서 윗쪽으로 연장되고, 그 상단에 조이부(28)를 배설한다. 이렇게 하면, 제12도에 나타낸 것처럼 조이부(28)에 로프(31)의 새클(32)을 걸었을때, 로프나 새클이 탱크커버(33)나 그 위에 장착된 부싱, 단자상자 등의 상부 구조물에 접촉하는 것을 피할 수 있다.

제1도에 나타낸 것처럼 상부틀체(5)에 조이부(34)를 설치하고 있던 종래형 탱크에서는 조이부(34)에 대한 로프걸이 때문에 상부틀체(5)의 높이 m를 크게 할 필요가 있었지만, 상기와 같이 지주(16)의 상단에 조이부(28)를 설치하면, 상부틀체(12)의 높이 m를 더욱 작게 할 수 있다(m의 치수의 일례를 나타내면, 종래 110mm였던 것이 본원 발명에서는 50mm정도로 좋다). 그 결과, 탱크의 높이를 낮게 할 수 있는 동시에 상부틀체(12)의 강성을 높일 수 있으므로, 탱크내압에 의한 상부틀체(12)의 변형이 작아지고, 상부틀채와 파형 방열판의 용접부에 생기는 응력을 더욱 작게 억제하여, 탱크의 내압강도를 높일 수 있다.

잭받이부(30)는 작업성을 좋게 하기 위해 베이스부재(17)의 접지면의 일부를 절결하여 형성된다.

제1도-제3도에 나타낸 종래형 탱크와 본원 발명에 의한 탱크를 사용한 기기의 크기, 중량을 3상 1000kVA 유입변압기에 대해서 비교한 예를 다음 표에 나타낸다.

유량 (1) 중량(kg) 높이(mm)

종래형 865 3350 1735

본원발명 670 2920 1575

비율 (-)23% (-)13% (-)10%

이상 설명한 것처럼 본원 발명에 의하면, 탱크 내압에 의한 파형 방열판의 변형의 불균형을 없애서 휜의 높이, 개수에 대한 강도면으로부터의 제약을 적게하고, 또한 제1도-제3도에 나타낸 종래형 탱크가 가지고 있던 4코너의 데드 스페이스에도 파형 방열판을 배치해서 방열면적을 더욱 크게 할 수 있도록 했기 때문에, 중, 대용량의 유입 전기기기용 탱크에도 이 종류의 파형 방열판을 효과적으로 이용해서 기기의 소형경량화를 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 상부틀체와, 이 상부틀체에 대향해서 설치된 하부틀체의 각 측변사이에 상하단부가 막힌 다수의 휜을 가진 파형 방열판을 배설하여 동체부를 구성한 유입(油入) 전기기기용 탱크에 있어서, 상기 상부틀체는 제1의 측변과 이 제1의 측변에 대략 직교해서 배설된 제2의 측변을 구비하고, 상기 하부틀체는 상기 상부틀체의 제1의 측변 및 제2의 측변에 대향하는 위치에 각기 제1의 측변 및 제2의 측변을 구비하고, 상기 상부틀체 및 하부틀체의 각각의 제1의 측변 사이에는 제1의 파형 방열판이 배설되고, 상기 상부틀체 및 하부틀체의 각각의 제2의 측변사이에는 제2의 파형 방열판이 배설되며, 이 제1 및 제2의 파형 방열판은 각각 그 단부에 상기 휜과 대략 평행으로 절곡된 측변부를 구비하고, 상기 상부틀체 및 하부틀체는 각 코너부에 이들 양 틀체의 제1의 측변과 평행으로 연장된 상하측 연결판부가 고착되고, 이들 양 연결판부에 접합된 L자형 단면을 가진 지주를 구비하고, 상기 지주는 L자형의 일변이 상기 연결판부와 동일 평면이 되도록 고착되는 동시에 L자형의 다른 변이 상기 틀체의 상기 제1의 측변에서 외측에 향하도록 설치되며, 상기 상하측 연결판부와 상기 지주의 L자형 일변의 각각의 상기 상하틀체의 제2의 측변에 면하는 측면에 상기 제2의 파형 방열판의 측변부를 겹쳐서 끝 에지부를 유밀(油密)하게 접합하고, 상기 상하측 연결판 및 상기 지주의 L자형의 다른 변의 상기 상하틀체의 제1의 측변에 면하는 측면에 상기 제1의 파형 방열판의 측변부를 겹쳐서 끝 에지부를 유밀하게 접합하여 구성한 것을 특징으로하는 유입전기기기용 탱크.
2. 제1항에 있어서, 상기 지주가 상부틀체에서 윗쪽으로 연장되고, 그 상단에 조이부(

   

   耳部)를 갖는 것을 특징으로하는 유입전기기기용 탱크.

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