МНОГОПОЛЮСНЫЙ РАЗРЯДНИК МОЛНИЕЗАЩИТЫ И/ИЛИ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫЙ В ВИДЕ КЛЕММНОЙ КОЛОДКИ Российский патент 2010 года по МПК H01T4/06 H01R9/26 

Область техники

Изобретение относится к многополюсному разряднику молниезащиты и/или защиты от перенапряжений, служащему для защиты приборов и установок в оборудовании для передачи, обработки и отображения информации и состоящему из корпусного узла в виде проходной клеммы, вставных модулей, выполненных с возможностью установки в корпусной узел, и из средств для монтажа на несущей шине, причем в корпусном узле выполнены пружинные контакты для соответствующего вставного модуля, а вставной модуль содержит корпус в форме кожуха, причем этот корпус содержит внутри себя по меньшей мере одну проводящую пластину, которая несет защитные элементы, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Защитные приборы для установок и приборов оборудования для передачи, обработки и отображения информации в течение долгого времени относятся к уровню техники.

Здесь следует назвать, например, защитные приборы серии "Bhtzductor" (зарегистрированная марка) фирмы DEHN & SÖHNE GmbH + Со. KG, Ноймаркт. В случае подобных разрядников защиты от грозы и перенапряжения, которые имеются в качестве стандартных приборов в виде клеммных колодок, в продаже имеются двухполюсные, а также четырехполюсные варианты. Приборы защиты от перенапряжения могут применяться здесь в качестве разрядников защиты от грозы, комбинированных разрядников или в качестве разрядников защиты от перенапряжения. Известные приборы способствуют согласованному применению в концепции грозозащиты, ориентированной на электромагнитную совместимость и помехоустойчивость, согласно директиве Союза немецких электротехников VDE 0185-103, для приборов техники связи, контрольно-измерительных приборов и приборов информационной техники.

Известные разрядники защиты от перенапряжения оснащены двухчастной конструкцией с корпусом в виде проходной клеммы для принятия защитных модулей и с подбираемыми модулями защиты от перенапряжения. Благодаря небольшой монтажной ширине получается компактная конструкция с экономией места. Прерывание сигнала при смене модулей не возникает, а корпус имеет встроенный экранирующий соединительный зажим. Заземление экранирования возможно выполнить напрямую и не напрямую. Заземление происходит через несущую опору с защелкивающим креплением посредством предпочтительного монтажа несущей шины.

Из DE 19615729 В4 известна, кроме того, конструкция для защиты от перенапряжения, служащая для защиты конечного прибора от перенапряжения, причем необходимые защитные элементы и средства находятся на несущей или проводящей пластине. Подобная проводящая пластина выполнена с возможностью помещения в защитные модули меньших габаритов, и, таким образом, не возникает никаких отрицательных моментов для всего необходимого рабочего объема.

Также и приборы для защиты от перенапряжения фирмы Phoenix Contact GmbH & Со. KG, например тип MCR-PLUGTRAB, известны в виде клеммной колодки с многоступенчатой защитой от перенапряжения, причем внутри разрядника находится проводящая пластина, которая несет защитные элементы. В таких известных элементах защиты от перенапряжения, выполненных с возможностью каскадирования, контактирование с корпусом происходит бесперебойно и с нулевым импедансом, причем для этого предусмотрены отдельные массивные штифтовые вставные контакты на вставной части.

Раскрытие изобретения

Исходя из вышесказанного задачей изобретения является создание усовершенствованного многополюсного разрядника молниезащиты и/или защиты от перенапряжения приборов и установок в оборудовании передачи, обработки и отображения информации, который, с одной стороны, занимает минимальный рабочий объем, а с другой стороны, экономичен в изготовлении. Далее, новый разрядник защиты от перенапряжения должен иметь минимальное количество деталей и обладать высокой устойчивостью к импульсному току.

Решение задачи достигнуто благодаря многополюсному разряднику молниезащиты и/или защиты от перенапряжения приборов и установок в оборудовании передачи, обработки и отображения информации, согласно совокупности признаков по п.1 формулы изобретения, причем зависимые пункты формулы изобретения представляют собой по меньшей мере целесообразные варианты реализации и развития.

Согласно изобретению в корпусе вставного модуля общей конструкции располагается несущая рамка, причем на соответствующих внешних сторонах несущей рамки находится по одной проводящей пластине, которые в своем конечном положении, то есть в смонтированном положении, находятся параллельно друг другу.

Между этими двумя проводящими пластинами, находящимися с внешней стороны несущей рамки, расположена третья проводящая пластина, и посредством несущей рамки и посредством расстояния, получающегося в результате этого между проводящими пластинами, реализуются необходимые пути тока утечки и воздушные участки между проводящими пластинами и расположенными там защитными элементами.

Корпусной узел охватывает возникающую таким образом конструкцию, которая выполнена по принципу сэндвича и состоит из проводящих пластин и из несущей рамки, и фиксирует отдельные детали этого узла.

Несущая рамка имеет в особенности прямоугольную форму и содержит внешний контур с уступами или выступами в качестве упора для соответствующих ответных конструкций данных проводящих пластин. Эти уступы служат также в качестве кодировки для того, чтобы исключить ошибочную установку проводящих пластин.

Несущая рамка имеет на своей поверхности по меньшей мере одно щелевидное отверстие, чтобы поместить в него направляющим образом третью проводящую пластину. С точки зрения монтажа, третья проводящая пластина благодаря щелевидному отверстию предохраняется от сдвига. Чтобы дать поддержку с нижней стороны третьей проводящей пластине, несущая рамка имеет предпочтительно поперечную перемычку, которая действует в качестве упора.

На узких сторонах корпуса имеются средства для фиксирующего соединения, т.е. соединения с защелкиванием, выполненного с возможностью разъединения, с ответными фиксирующими нишами на корпусном узле. Эти фиксирующие средства препятствуют нежелательному отделению вставного модуля от корпусного узла.

Проводящие пластины, фиксированные внешними сторонами несущей рамки, содержат цельно выполненные участки, которые выступают наружу из корпуса вставного модуля и образуют контактные язычки.

Выступающие наружу и образующие контактные язычки участки проводящих пластин, находящихся с внешней стороны, обращены друг к другу своими проводящими, имеющими покрытие сторонами. Чтобы проводить высокие импульсные токи через контактирование с корпусом, контактные язычки имеют никелевое покрытие.

Аналогично образованию контактных язычков, в корпусном узле предусмотрены параллельно проходящие щелевые отверстия, которые принимают в себя контактные язычки или соответствующие концы контактных язычков вставного модуля.

В корпусном узле в области щелевых отверстий расположена проводящая пластина, ориентированная в направлении монтажа. Каждой проводящей пластине сопоставлено по меньшей мере по одной упругой жильной скобе, причем в случае не смонтированного вставного модуля соответствующие жильные скобы контактируют с соответствующим проводящим участком проводящей пластины корпуса, и этот контакт при установке вставного модуля прерывается посредством контактных язычков, а также создается соединение контактных язычков вставного модуля с жильными скобами.

Толщина подложки контактного язычка проводящих пластин образует изоляцию между жильными скобами и проводящей пластиной корпуса.

Жильные скобы имеют в продольном разрезе V- или U-образную форму с двумя лежащими друг напротив друга щеками, причем одна щека находится в электрическом соединении с контактным язычком или с проводящей пластиной корпусного узла, а другая щека - с соответствующим внешним контактом.

Предпочтительно, контактные поверхности жильных скоб снабжены щелями. Эти щели могут быть выполнены параллельно и проведены в щеке, указывающей на контактную поверхность, от конца щеки до области соединения щек.

Третья проводящая пластина содержит устройство для беспроводного контроля ошибок и состояния, например, в виде транспондера радиочастотного идентификатора (RFID) и при необходимости содержит средства для контроля температуры защитных элементов, находящихся на остальных проводящих пластинах. Этими средствами могут быть температурные датчики, которые находятся вблизи, особенно напротив защитных элементов.

Если это будет необходимо по электрическим соображениям, то для электрического соединения между внешними проводящими пластинами может быть предусмотрена соединительная пружинная контактная скоба. В этом случае целесообразным будет выполнить третью проводящую пластину меньшей площади, чем внешние проводящие пластины, чтобы гарантировать беспрепятственное замыкание контакта через пружинную контактную скобу.

На крепежной нижней стороне несущей шины корпуса он имеет отверстие, которое разъединяет заземляющий контакт, выполненный в виде скобы, который входит в соединение с несущей шиной со стороны контакта.

Выполненный в виде скобы заземляющий контакт содержит две находящихся друг напротив друга щеки, причем первая щека контактирует с заземляющим контактом в корпусном узле, а вторая щека соединена с несущей шиной, а именно таким образом, что в случае прохождения тока результирующая магнитная сила увеличивает давление прижима контакта.

В основании корпусного узла установлена пружина, ориентированная в направлении установки модуля, в особенности винтовая пружина, которая при монтаже модуля натягивается посредством штифта, предусмотренного на основании модуля. Эта натянутая пружина действует в качестве аккумулятора энергии, служащего для более легкого удаления модуля в случае необходимости.

Краткий перечень чертежей

Далее изобретение более подробно поясняется на примере одного варианта реализации, а также с помощью чертежей.

На них показано следующее.

Фиг.1: аксонометрическая проекция корпусного узла, закрепленного на несущей шине, со вставным модулем, еще не зафиксированным в корпусе.

Фиг.2: разобранный вид самых важных узлов вставного модуля.

Фиг.3: разобранный вид самых важных узлов корпусного узла.

Фиг.4: принципиальный вид выполнения жильных скоб в корпусе, а именно в состоянии, в котором вставной модуль еще не установлен (верхняя часть фиг.4) и в котором модуль установлен (нижняя часть фиг.4).

Фиг.5: вид сверху на находящуюся снаружи несущей рамки проводящую пластину с защитными элементами и контактными язычками.

Фиг.6: аксонометрическая проекция жильной скобы со шлицованным контактом, а также вид силового воздействия, возникающего при прохождении тока для увеличения сил прижима.

Фиг.7: принципиальный вид выполнения заземляющего контакта скобы в корпусном узле.

Фиг.8: принципиальный вид варианта реализации пружинной контактной скобы для электрического соединения между обеими внешними проводящими пластинами.

Осуществление изобретения

Как видно из фиг.1, предложенный изобретением многополюсный разрядник молниезащиты и/или защиты от перенапряжения содержит корпусной узел 1, выполненный с возможностью крепления на несущей шине 2 с геометрическим и силовым замыканием.

Корпусной узел 1 принимает в себя вставной модуль 3, на нижней стороне которого находятся контактные язычки 4.

Эти контактные язычки 4 входят в ответные щелевые отверстия 5 в корпусе 1.

Внешнее подключение происходит посредством обычных винтовых зажимных соединений 6 на корпусном узле 1. У вставного модуля 3, полностью вставленного в корпусной узел 1, выступ 7 защелкивается в соответствующую нишу 8. Путем сжатия лежащих друг напротив друга поверхностей 9 это защелкнутое соединение может быть разъединено.

Конструкция вставного модуля поясняется более подробно с помощью фиг.2.

Конструктивные элементы для защиты от перенапряжения четырехполюсной переключательной схемы распределены здесь по двум проводящим пластинам 10 (внешние проводящие пластины).

В схемах для симметричных сопряжений соответствующие жилы располагаются на одной проводящей пластине.

Третья проводящая пластина 11 находится между обеими проводящими пластинами 10 и несет, в особенности, схему для контроля состояния разрядника защиты от перенапряжения, предпочтительно с сопряжением радиочастотного идентификатора для бесконтактного опроса состояния (RFID - интерфейс).

Несущая рамка 12 принимает проводящие пластины 10 и 11. Несущая рамка 12 обеспечивает также необходимые воздушные участки и пути тока утечки и обеспечивает возможность размещения температурных датчиков (не показаны) для контроля состояния вблизи контролируемых узлов.

Корпус 13 в форме кожуха фиксирует проводящие пластины 10 и 11 в соединении с несущей рамкой.

Как уже было пояснено применительно к фиг.1, на узких сторонах корпуса 13 выполнены фиксирующие элементы, которые способствуют блокировке модуля разрядника в корпусе.

Верхняя сторона несущей рамки 12, которая имеет по существу прямоугольную форму и содержит внешний контур с уступами или выступами в качестве упора и защиты от ошибочного монтажа для ответного выполнения соответствующих проводящих пластин, может содержать щелевидное отверстие 14, чтобы направляющим образом принять третью проводящую пластину 11. При этом поперечная перемычка 15 образует для этой третьей проводящей пластины 11 нижний упор.

Корпусной узел 1 согласно фиг.3 имеет внешний контур, по существу известный из уровня техники, но с уже упомянутыми щелевыми отверстиями 5, которые в области соединения между выступающими щеками расположены по существу на одной линии и параллельно друг другу.

Основание 16 служит в качестве носителя для заземляющего контакта 17 и для проводящих пластин 18. Далее, имеется встроенный фиксирующий элемент, предварительно напряженный посредством пружины, который обеспечивает крепление на несущей шине.

Две вставки 19 несут жильные скобы 20 для внешних соединительных зажимов 21.

Как видно из схематичного изображения по фиг.4 (верхняя часть чертежа по фиг.4), контакты жильных скоб 20 прилегают к контактным поверхностям проводящих пластин 18, встроенных в корпусной узел.

Через эти проводящие пластины 18 жильные скобы 20, расположенные со стороны входа, соединяются с жильными скобами, расположенными со стороны выхода.

Если вставной модуль вставляется в корпусной узел, то контактные поверхности отъединяются от проводящей пластины 18 в корпусном узле контактными язычками 4 и одновременно соединяются с контактными поверхностями контактных язычков 4 вставного модуля.

Тем самым, цепь тока замыкается посредством вставного модуля с жильными скобами 20 корпуса.

Жильные скобы 20 одновременно выполняют, тем самым, функции коммутации и замыкания контакта.

Посредством проводящих пластин 10 вставного модуля 3 одновременно достигается необходимый зазор между контактом и проводящей пластиной 18 корпусного узла. Между входом и выходом, как видно, имеется прочная изоляция, имеющая толщину, равную толщине двух проводящих пластин.

Проводящие пластины 10 имеют защитные элементы 22, соответствующим образом электрически соединенные посредством травленой структуры.

Контактные язычки 4 соответствующей проводящей пластины 10 представляют собой ответвления, выступающие из проводящей пластины. Таким образом, контактные язычки 4 образуются одновременно с проводящей пластиной 10, которая несет защитные элементы 22, необходимые для защиты от перенапряжения. Благодаря твердому никелевому покрытию на контактных язычках 4 соответствующая контактная поверхность может проводить ударные токи, требуемые для соответствующего разрядника, что не имеет места в случае обычного мягкого оловянного слоя с медной подложкой.

Контактные поверхности жильных скоб 20 согласно фиг.6 (верхний чертеж), выполнены с прорезью, благодаря чему достигается большая поверхность прилегания.

При одном-единственном контакте большой площади в самом неблагоприятном случае возникает только одна-единственная точка прилегания.

С помощью двух щелей как на фиг.6, создаются три отдельных контакта, которые также имеют более благоприятную упругую характеристику контакта. Подобным образом выполнена жильная скоба заземляющего контакта, но в ней реализовано шесть отдельных контактов.

Образование жильных скоб 20 выполнено так, что два колена, образующие по существу форму буквы U, находятся друг напротив друга.

Посредством магнитной силы F, возникающей при противоположном прохождении тока (показано стрелкой) через оба колена, контакт прижимается к контактной поверхности модуля разрядника, причем сила F прижима при этом прямо пропорциональна силе тока.

Крепление корпусного узла 1 на несущей шине 2 имеет одновременно с этим задачу, состоящую в том, чтобы надежно подавать ток утечки (отвода) на несущую шину.

Также и здесь имеется покрытая никелем поверхность, чтобы избежать прогара в контактной области.

Из заземляющего контакта 17 сформирован пружинный контакт (см. фиг.7), причем несущая шина 2 концом 23 несущей планки прижимается к плечу 24 заземляющего контакта.

Также и здесь пружинный контакт выполнен таким образом, что две щеки находятся друг напротив друга, а вследствие магнитной силы при прохождении тока происходит увеличение давления прижима контакта.

В случае монтажа устройства защиты от перенапряжения, состоящего из четырех схем, необходимо расположить между всеми проводниками тонкий защитный элемент.

Так как в данном варианте реализации две жилы монтируются на одной проводящей пластине, необходимо соединение между обеими проводящими пластинами 10 вставного модуля.

Реализуется это со ссылкой на фиг.8, посредством пружинной контактной скобы 25.

Конец пружинной контактной скобы 25 припаивается на проводящей пластине, причем свободный конец пружинной контактной скобы 25 контактирует с расположенной напротив проводящей пластиной и с имеющейся там проводящей поверхностью.

Из представленного на фиг.8 ясно, что, особенно в случае необходимости пружинной контактной скобы 25, целесообразным образом протяженность проводящей пластины 11 меньше, чем протяженность внешних проводящих пластин 10.

Многополюсный разрядник молниезащиты и/или защиты от перенапряжений служит для защиты приборов и установок в оборудовании для передачи, обработки и отображения информации и состоит из корпусного узла в виде проходной клеммы, вставных модулей, выполненных с возможностью установки в корпусной узел, и из средств для монтажа на несущей шине. В корпусном узле выполнены пружинные контакты для соответствующего вставного модуля, а вставной модуль содержит корпус в форме кожуха, причем этот корпус содержит внутри себя по меньшей мере одну проводящую пластину, которая несет защитные элементы. В корпусе (13) вставного модуля (3) расположена несущая рамка (12). На соответствующих внешних сторонах несущей рамки (12) находится по одной проводящей пластине (10), между которыми, удерживаемая несущей рамкой (12), расположена третья проводящая пластина (11), причем посредством несущей рамки (12) между находящимися параллельно друг другу проводящими пластинами (10, 11) и расположенными там защитными элементами (22) реализуются необходимые пути тока утечки и воздушные участки, и далее корпус (13) охватывает и фиксирует конструкцию, которая выполнена по принципу сэндвича и состоит из проводящих пластин (10; 11) и из несущей рамки (12). Технический результат - минимизация количества рабочих деталей и рабочего объема разрядника и повышение экономичности изготовления, а также повышение устойчивости к импульсному току. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Многополюсный разрядник молниезащиты и/или защиты от перенапряжения, служащий для защиты приборов и установок в оборудовании для передачи, обработки и отображения информации и состоящий из корпусного узла в виде проходной клеммы, вставных модулей, выполненных с возможностью установки в корпусной узел, и из средств для монтажа на несущей шине, причем в корпусном узле выполнены пружинные контакты для соответствующего вставного модуля, а вставной модуль содержит корпус в форме кожуха, причем этот корпус содержит внутри себя по меньшей мере одну проводящую пластину, которая несет защитные элементы, отличающийся тем, что в корпусе (13) вставного модуля (3) расположена несущая рамка (12), причем на соответствующих внешних сторонах несущей рамки (12) находится по одной проводящей пластине (10), между которыми удерживаемая несущей рамкой (12) расположена третья проводящая пластина (11), и что посредством несущей рамки (12) между находящимися параллельно друг другу проводящими пластинами (10; 11) и расположенными там защитными элементами (22) реализуются необходимые пути тока утечки и воздушные участки, и далее корпус (13) охватывает и фиксирует конструкцию, которая выполнена по принципу сэндвича и состоит из проводящих пластин (10; 11) и из несущей рамки (12).

2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что несущая рамка (12) имеет прямоугольную форму и содержит внешний контур с уступами или выступами в качестве упора и кодировки для того, чтобы исключить ошибочную установку для ответной конструкции соответствующих проводящих пластин (10; 11).

3. Разрядник по п.2, отличающийся тем, что в несущей рамке (12) предусмотрено по меньшей мере одно щелевидное отверстие (14), чтобы поместить в него направляющим образом третью проводящую пластину (11).

4. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на узких сторонах корпуса имеются средства для соединения с защелкиванием, выполненного с возможностью разъединения, с ответными фиксирующими нишами на корпусе (1).

5. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что проводящие пластины (10), фиксированные внешними сторонами несущей рамки (12), содержат участки, которые выступают наружу из корпуса (13) вставного модуля (3) и образуют контактные язычки (4).

6. Разрядник по п.5, отличающийся тем, что выступающие наружу участки обращены друг к другу своими проводящими, имеющими покрытие сторонами.

7. Разрядник по п.5 или 6, отличающийся тем, что контактные язычки (4) имеют никелевое покрытие.

8. Разрядник по одному из пп.5 и 6, отличающийся тем, что в корпусе (1) предусмотрены параллельно проходящие щелевые отверстия (5), которые принимают в себя контактные язычки (4) или концы контактных язычков вставного модуля (3).

9. Разрядник по п.8, отличающийся тем, что в корпусном узле (1) в области щелевых отверстий (5) расположены ориентированные в направлении монтажа проводящие пластины (18), каждой из которых сопоставлено по меньшей мере по одной упругой жильной скобе (20), причем в случае не смонтированного вставного модуля (3) соответствующие жильные скобы (20) контактируют с соответствующим проводящим участком проводящих пластин (10) корпусного узла, и этот контакт при установке вставного модуля (3) прерывается посредством контактных язычков (4), а также создается соединение контактных язычков (4) с жильными скобами (20), а толщина соответствующей подложки контактного язычка проводящих пластин образует изоляцию между жильными скобами и проводящей пластиной (18) корпусного узла.

10. Разрядник по п.9, отличающийся тем, что жильные скобы (20) имеют в продольном разрезе V- или U-образную форму с двумя лежащими напротив друг друга щеками, причем одна щека находится в электрическом соединении с контактным язычком (4) или с проводящей пластиной (18) корпусного узла, а другая щека - с соответствующим внешним контактом.

11. Разрядник по п.9 или 10, отличающийся тем, что контактные поверхности жильных скоб (20) снабжены щелями, особенно продольными щелями.

12. Разрядник по п.11, отличающийся тем, что щели выполнены параллельно и проведены в щеке, указывающей на контактную поверхность, от конца щеки до области соединения щек.

13. Разрядник по одному из пп.1-3, 5, 6, 9, 10 и 12, отличающийся тем, что третья проводящая пластина (11) содержит устройство для беспроводного контроля ошибок и состояния, и/или имеет температурные датчики, которые находятся вблизи, особенно напротив защитных элементов (22), находящихся на внешних проводящих пластинах (10).

14. Разрядник по одному из пп.1-3, 5, 6, 9, 10 и 12, отличающийся тем, что для электрического соединения между внешними проводящими пластинами (10) предусмотрена пружинная контактная скоба (25).

15. Разрядник по п.14, отличающийся тем, что третья проводящая пластина (11) выполнена меньшей площади, чем внешние проводящие пластины (10).

16. Разрядник по одному из пп.1-3, 5, 6, 9, 10, 12 и 15, отличающийся тем, что на крепежной нижней стороне несущей шины корпусного узла (1) он имеет отверстие, которое разъединяет выполненный в виде скобы заземляющий контакт (17; 24), который входит в соединение с несущей шиной (2).

17. Разрядник по п.16, отличающийся тем, что выполненный в виде скобы заземляющий контакт содержит две находящихся напротив друг друга щеки, причем первая щека контактирует с заземляющим контактом (17) в корпусном узле (1), а вторая щека (24) соединена с несущей шиной (2; 23) таким образом, что в случае прохождения тока результирующая магнитная сила увеличивает давление прижима контакта.

18. Разрядник по одному из пп.1-3, 5, 6, 9, 10, 12, 15 и 17, отличающийся тем, что в основании корпусного узла (1) установлена пружина, ориентированная в направлении установки модуля, которая при монтаже модуля натягивается посредством штифта, предусмотренного на основании модуля, и действует в качестве аккумулятора энергии, служащего для более легкого удаления модуля.