РАЗРЯДНИК ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК H01C7/12 H01T4/06 

Изобретение исходит из разрядника от перенапряжения согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из ЕP А1 0545038 известен разрядник от перенапряжения, состоящий из двух арматур, натянутых друг против друга слегка подпружиненными в осевом направлении планками из пластмассы. Планки из пластмассы введены в арматуру с геометрическим замыканием. Разрядник от перенапряжения содержит цилиндрические и сложенные послойно в штабельваристорные элементы. Между штабелем и соответствующей подсоединенной арматурой предусмотрена дистанционная плата, которая прижата относительно штабеля посредством ввинченного в арматуру резьбового винта. Арматура ограничивает штабель от варисторных элементов. Между варисторными элементами и между варисторными элементами и электропроводными дистанционными платами предусмотрены желобчатые шайбы для улучшения контактирования. Описанное устройство отлито из изоляционного материала.

Изготовление подобного разрядника от перенапряжения из сравнительно многих отдельных деталей обуславливает при монтаже сравнительно большое число рабочих операций.

В частности, пластмассовые планки должны очень точно подходить к своим направляющим в арматуре.

Изобретение, как оно обозначено в независимом пункте 1 формулы изобретения, решает задачу создания разрядника от перенапряжения, который можно будет изготовить просто и дешево из готовых деталей со сравнительно небольшим числом рабочих операций.

Разрядник от перенапряжения имеет по меньшей мере две удерживаемые рамкой подсоединительные арматуры с по меньшей мере одним зажатым между подсоединительными арматурами блоком из варисторного материала. У разрядника от перенапряжения рамка, по меньшей мере один блок и частично подсоединительные арматуры изолирующим пластмассовым материалом в один монолитный корпус. Рамка выполнена за одно целое и изготовлена из изоляционного материала. Кроме того, предусмотрены средства, которые поддерживают контактное усилие между подсоединительными арматурами и по меньшей мере одним блоком из варисторного материала. Достигаемые благодаря этому изобретению преимущества можно в основном усмотреть в том, что монтаж/сборка разрядника, в частности заделка активной части, существенно упрощается и удешевляется.

В качестве средства, поддерживающего усилие контакта между подсоединительными арматурами и по меньшей мере одним блоком из варисторного материала, предусмотрен либо по меньшей мере один электропроводящий, подпружиненный элемент, к примеру, волнообразный диск, либо подпружиненная в осевом направлении рамка. Таким образом обеспечивается, что во время всего срока службы разрядника от перенапряжения имеется достаточное усилие контакта.

Изоляционный материал рамки усилен волокном, в частности стекловолокном, так что рамка может быть сильно нагружена механически. Особенно сильно нагруженная рамка получается тогда, если для усиления рамки волокном применяются неориентированно расположенные волокна. Для усиления рамки волокном вносятся от 10 до 80 вес.% волокон. При применении стекловолокон в качестве усиления доля стекловолокна от 30 до 50 вес.% показала себя как наиболее благоприятная.

Рамку изготавливают в особенности дешево тогда, когда она отливается под давлением из полимерного материала или отливается из эпоксидной смолы. Рамку в случае необходимости можно также обмотать по меньшей мере усиленным волокнами и пропитанным эпоксидной смолой жгутом. Подсоединительная арматура выполнены преимущественно в виде резьбовых штифтов. Особенно преимущественным оказалось то, что резьбовой штифт нужно жестко соединить с рамкой.

Желобчатые диски обеспечивают образование большого количества контактных точек для благоприятного перехода тока. Кроме того, эти мягкие желобчатые диски преимущественно выравнивают некоторые неровности поверхности блока, так что эти неровности не смогут уменьшать несущую способность тока. Особенно преимущественным показало себя то, что желобчатые диски одновременно также и уплотняют зоны перехода тока разрядника для перенапряжений от проникновения изоляционного материала в процессе отливки для установки оболочки.

Прочие формы изобретения являются предметами зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение, его дальнейшее изображение и достигаемые при его помощи преимущества подробнее поясняются нижеследующими чертежами, которые изображают только один возможный путь исполнения.

На чертежах показано:
фиг. 1 - первый частичный разрез продольный через первую форму исполнения изобретения,
фиг. 2 - второй частичный разрез вдоль второй формы исполнения изобретения,
фиг. 3 - 6 - показывают соответственно разрез А-А, как он показан на фиг. 1, через различные возможные формы изобретения, и
фиг. 7 - показан частичный разрез другой возможной формы исполнения изобретения.

На всех фигурах элементы с одинаковым действием обозначены одними и теми же позициями.

На фиг. 1 и 2 показан в схематическом изображении продольный разрез разрядника от перенапряжений согласно изобретению, причем разрядник по фиг. 2 развернут относительно разрядника по фиг. 1 на 90^o вокруг своей продольной оси. На этих фигурах соответственно правая половина разрядника уже изображена отлитой с изоляционной массой. Разрядник от перенапряжений содержит закрытую, выполненную как одно целое рамку 1 из изоляционного материала, которая в осевом направлении может несколько подпружинивать. Если рамка 1 не подпружинивает или подпружинивает недостаточно, то предусматривается по меньшей мере один подпружиненный, электропроводящий элемент, например, волнообразный диск 1а. Рамка 1 содержит на своих повернутых к обоим подсоединительным концам разрядника концах соответственно по одной эллиптической или цилиндрической концевой детали 2. Обе концевые детали 2 удерживаются вместе при помощи двух отформованных и расположенных симметрично друг против друга соединительных деталей 3. В эллиптические или цилиндрические концевые детали 2 ввинчено по одному распространенному в осевом направлении резьбовому штифту 4. Резьбовые штифты 4 служат в качестве подсоединительной арматуры для электрического подключения разрядника от перенапряжений. Здесь к примеру в концевые детали 2 введены металлические резьбовые вставки 5, которые вводят резьбовые штифты 4 в резьбовое отверстие, но также известно большое количество других возможностей, как можно ввести на длительный срок устойчивые резьбы в пластмассовые детали. Так резьба может быть нарезана непосредственно в пластмассе рамки 1. На концевых деталях 2 с торцевой стороны отформовано по одному выступу 6. На повернутой к торцу стороне концевых деталей 2 в области переходов от соответствующей концевой детали 2 к соединительным деталям 3 размещена цилиндрическая выемка 7, в которую с зазором вводится металлическая нажимная пластинка 8. На эту нажимную пластину 8 непосредственно воздействует соответствующий резьбовой штифт 4, если рамка 1 имеет подпружиненные соединительные детали 3. Если соединительные детали 3 не подпружинивают или подпружинивают недостаточно сильно, то между нажимной пластинкой 8 и резьбовым штифтом 4 вводится электропроводящий, подпружинивающий элемент. Особенно хорошо показало здесь себя применение волнообразных дисков 1а. Эти волнообразные диски 1а могут быть установлены только на одной стороне разрядника или, если требуются более крупные усилия, также и на двух сторонах разрядника от перенапряжений. В качестве подпружинивающих элементов могут применяться также тарельчатые пружины или намотанные пружины.

Между обоими нажимными пластинками 8 зажаты блоки 9 из варисторного материала, например, окиси цинка. Блоки 9 как правило выполнены цилиндрическими. Между нажимными пластинками 8 и соответственно следующим блоком 9 вложен выполненный цилиндрическим желобчатый диск 10, который имеет центральное отверстие, а также постоянно между соседними блоками 9 вложен один желобчатый диск 10. Резьбовые штифты 4 воздействуют возможно через волнообразные диски 1а на нажимные пластинки 8. При установке описанных деталей в рамку 1 следует следить за тем, чтобы между деталями не оставалось открытыми никаких зазоров, в которые мог бы попасть при отливке изоляционный материал. Собственное усилие контакта между активными деталями получается при помощи резьбовых штифтов 4, которые натягиваются с предварительно заданным вращающим моментом и затем предохраняются от проворота одним из известных способов. В заключение на каждый из резьбовых штифтов 4 натягивается уплотнительный диск 11, поперечное сечение которого подогнано к концевой детали 2 и выполнено здесь эллиптической или цилиндрической формы. Уплотнительный диск 11 изготавливается преимущественно из устойчивых от непогоды алюминиевых сплавов, как, к примеру, AlMg₃. Уплотнительный диск 11 может быть также изготовлен из нержавеющей стали, латуни или бронзы. При помощи одной из навинченных на соответствующий резьбовой штифт 4 гайки 12 уплотнительный диск 11 прижимается относительно торцевой стороны рамки 1. Уплотнительный диск 11 должен уплотнять готовый разрядник от перенапряжений против воздействий окружающей среды. Вместе с выступом 6 уплотнительный диск 11 образует желоб, который наполняется при круговой отливке электроизоляционной пластмассой.

Смонтированное предварительно таким образом устройство укладывается в форму и происходит круговая отливка из электроизоляционной пластмассы до уплотнительного диска 11 без зазоров и усадочных раковин вместе с оболочкой 13. В качестве пригодной пластмассы здесь к примеру предлагается силиконовый каучук. При круговой отливке одновременно формируются изолирующие экраны 14 на оболочке 13. Резьбовые штифты 4, которые требуются для электрического подключения разрядника, остаются металлически светлыми.

Рамка 1 разрядника изготавливается преимущественно из усиленного стекловолокном полиамида 6.6 методом отливки под давлением, при этом доля стекловолокна находится в пределах от 30 до 50 вес.%. Особенно устойчивую рамку 1 получают, если стекловолокна применяются с неориентированным расположением волокон. Кроме упомянутого полиамида 6.6 можно применять также полиамид 610, полиамид 11 и также полиамид 12 для изготовления рамки 1. Кроме того, можно также применять продукты ресиклинга на базе упомянутых полиамидов, в частности тогда, когда не предъявляют слишком высоких требований к прочности разрядника от разрушения. Но рамка 1 может быть также выработана режущей из соответствующего полного материала. Кроме того, можно обмотать рамку 1 при помощи пропитанной смолой нити из стекловолокна или ленты. Рамка 1 в обычном случае изготавливается в подогнанном к соответствующему конструктивному размеру разрядника размере, так что нет необходимости в дополнительных работах по подгонке к рамке 1. Но в малых сериях производства по экономическим причинам может показаться необходимым подогнать рамку 1 к различным конструктивным размерам разрядника от перенапряжений. Для этого можно отделить соединительные детали 3 и удлинить их соответствующими промежуточными деталями. Правда, эти промежуточные детали должны быть вложены абсолютно жестко.

На фиг. 1 показан разрез А-А. На фиг. 3-6 представлен разрез А-А, как он мог бы выглядеть при различных возможных формах выполнения изобретения. На фиг. 3, к примеру, изображена эллипсообразная оболочка 13, которая охватывает блоки 9. При этом поперечные сечения соединительных деталей 3 согласованы с формой оболочки 13. На фиг. 4 изображена цилиндрическая оболочка 13, которая сгибает блоки 9. При этом поперечные сечения соединительных деталей 3 согласованы с формой оболочки 13. На фиг. 5 изображена выполненная в основном прямоугольной оболочка 13, которая охватывает блоки 9. При этом поперечные сечения соединительных деталей 3 согласованы с формой оболочки 13. На фиг. 6 изображено устройство, которое еще не снабжено оболочкой. При этом соединительные детали 3 расположены асимметрично, но таким образом, что рамка 1 на одной стороне имеет отверстие 15, которое позволяет осуществлять установку блоков 9. Эта рамка 1 снабжена цилиндрической оболочкой 13, поэтому также и здесь поперечные сечения соединительных деталей 3 согласованы с формой оболочки 13. Подобная рамка 1 в особенности свободна от скручивания и применяется для разрядника от перенапряжений, который рассчитан на особенно высокие нагрузки при изгибе.

Желобчатый диск 10 имеет центральное отверстие. Несколько желобков окружают концентрично это отверстие. Желобчатый диск изготовлен из неполно отжигированного алюминия. Соответственно самая наружная кромка самого наружного желобка служит в качестве уплотнительной кромки против попадающей во время процесса литья пластмассы. Несколько форм желобков можно представить, но снаружи постоянно должна образовываться достаточная уплотнительная кромка, и ко всему прочему должно быть обеспечено, чтобы при сборке желобчатых дисков 10 могло образовываться достаточное количество контактных точек для электрического контакта.

Также можно представить, что для получения контактного усилия применяется только один из резьбовых штифтов 4, в то время как другие, как изображено на фиг. 7, уже при изготовлении рамки прочно отливаются вместе с ней. Этот резьбовой штифт 4 имеет фасонную деталь 16, которая жестко соединена с ним, и это может быть к примеру склеенная с ней гайка, шестигранник которой делает невозможным скручивание резьбового штифта 4 в рамке 1. В этом случае контактное усилие само получается посредством расположенного напротив резьбового штифта 4.

Для разъяснения действия описанные фигуры рассматриваются подробнее. Контактное усилие, которое резьбовыми штифтами 4 переносится на устройство, обеспечивает, чтобы кромки желобчатых дисков 10 деформировались локально, благодаря чему возникают различные точечные контакты, которые позволяют особенно хороший переход тока в разряднике от перенапряжений. Лучший переход тока достигается тогда, когда имеется большое количество подобных точечных контактов, которые равномерно распределены по поверхности. Желобчатые диски 10 позволяют получить это большое количество точечных контактов. Таким образом гарантировано, что проходящий при срабатывании разрядника, сравнительно очень высокий ток постоянно и надежно выводится через активную часть разрядника без возможности возникновения перегрузок в некоторых местах переходов тока и связанных с ним помех, которые обусловливают возникновение дефектов. Безопасность работы разрядника таким образом явно повышается.

Кроме того, на службе безопасности в эксплуатации стоит то, что упомянутое усилие контакта поддерживается на всем сроке службы разрядника, т.к. либо рамка 1 несколько подпружинивает в осевом направлении, так что она немного растягивается при натяжении резьбовых штифтов 4 и сохраняет это предварительное натяжение, либо предварительное натяжение поддерживают дополнительные подпружинивающие элементы, как волнообразные диски 1а. Также возможно взаимодействие между рамкой 1 и этими подпружинивающими элементами. Это предварительное натяжение выбирается таким образом, чтобы также и некоторое сокращение желобчатых дисков 10 постоянно и надежно выравнивались.

Благодаря заливке всей конструкции в оболочку 13 и благодаря уплотнительным дискам 11 преимущественным образом обеспечивается, что как блоки 9 так и рамка 1 с соединительными деталями 3 не смогут получить никакой влажности из атмосферного воздуха, так что их прочность на натяжение не уменьшается. Монолитный корпус, в виде которого исполняется изготовленный разрядник от перенапряжений, имеет высокую механическую стабильность, в частности относительно прочности на разрушение, и ко всему прочему он не чувствителен к разрушающим климатическим влияниям, так что он может быть применен преимущественно во всех климатических зонах.

Разрядник от перенапряжений содержит по меньшей мере две удерживаемые рамкой подсоединительные арматуры, между которыми зажат по меньшей мере один блок из варисторного материала, и монолитный корпус. Причем рамка выполнена как одно целое и изготовлена из изоляционного материала, а между подсоединительными арматурами и блоком из варисторного материала предусмотрено средство, которое поддерживает контактное усилие. Технический результат - упрощение и удешевление изготовления. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Разрядник от перенапряжений, содержащий по меньшей мере две удерживаемые рамкой (1) подсоединительные арматуры, по меньшей мере один зажатый между подсоединительными арматурами блок (9) из варисторного материала, у которого рамка (1), по меньшей мере один блок (9) из варисторного материала и частично подсоединительные арматуры отлиты при помощи изолирующего пластмассового материала в один монолитный корпус, отличающийся тем, что рамка (1) выполнена как одно целое и изготовлена из изоляционного материала и предусмотрены средства, которые поддерживают контактное усилие между подсоединительными арматурами и по меньшей мере одним блоком (9) из варисторного материала. 2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что в качестве средства, которое поддерживает контактное усилие между подсоединительными арматурами и по меньшей мере одним блоком (9) из варисторного материала, предусмотрен либо по меньшей мере один электроприводый пружинящий элемент или пружинящая в осевом направлении рамка (1). 3. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что изоляционный материал рамки (1) усилен волокном, в частности стекловолокном. 4. Разрядник по п.3, отличающийся тем, что для усиления волокном рамки (1) применяются волокна с неориентированным расположением. 5. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что рамка (1) изготовлена литьем под давлением из полимерного материала, или прессованием, или отлита из эпоксидной смолы. 6. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что подсоединительные арматуры выполнены в виде резьбовых штифтов (4). 7. Разрядник по п.6, отличающийся тем, что один из резьбовых штифтов (4) жестко соединен с рамкой (1). 8. Разрядник по п.3, отличающийся тем, что для усиления волокном рамки (1) применяется от 10 до 80 вес.% волокон. 9. Разрядник по п.3, отличающийся тем, что для усиления стекловолокном рамки (1) применяется от 30 до 50 вес.% стекловолокон. 10. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что рамка (1) обмотана по меньшей мере одним усиленным волокном, в частности стекловолокном, и пропитанным эпоксидной смолой жгутом.