РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИЙ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДИН РАЗРЯДНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, НАПРИМЕР ВАРИСТОР Российский патент 2010 года по МПК H01C7/12 

Область техники

Изобретение относится к разряднику для защиты от перенапряжений (далее - разряднику), содержащему, по меньшей мере, один разрядный элемент, например варистор, а также разъединительное устройство, чтобы разрядный элемент или разрядные элементы по одному полюсу или по всем полюсам разъединить от сети, причем разъединительное устройство содержит спай, который внутри разрядника связан с электрической цепью подключения, причем через спай подвижный проводящий участок или подвижный проводящий мостик соединен с разрядным элементом с одной стороны, а проводящий участок или мостик с другой стороны соединен с электрическим внешним подключением разрядника. Далее, разъединительное устройство содержит пружину, создающую силу предварительного натяжения, причем соответствующий вектор силы опосредованно или непосредственно воздействует на проводящий участок или мостик в направлении разъединения согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Разрядники, также и штекерной конструкции, относятся в течение многих лет к уровню техники. В случае штекерных разрядников имеются нижняя часть с контактными гнездами и верхняя часть с контактными штифтами, выполненными с возможностью ввода в контактные гнезда, а также с расположенным между этими контактными штифтами разрядным элементом от перенапряжений, предпочтительно варистором.

В подводящем проводе к разрядному элементу в качестве теплового предохранителя расположен спай, в котором одна из спаянных частей подводящего провода соединена с пружиной, которая предварительно натягивает этот подводящий провод узел в направлении от спая.

Эта деталь подводящего провода может быть выполнена в виде гибкого канатоподобного проводника, причем здесь и возникают проблемы в случае высоких ударных токов.

По причине проблем, связанных с ударными токами, согласно ЕР 0905839 В1 было предложено соединить предварительно натянутую пружиной деталь подводящего провода с помощью мостика, в то время как оба конца через спаи соединены с другими деталями подводящего провода. Та деталь подводящего провода, которая подвижная, имеет, сама по себе, жесткие свойства и может быть изготовлена с относительно большим поперечным сечением из хорошо проводящего материала. Тем самым создается высокая устойчивость к ударному току. По причине предусмотренных двух мест прерывания должно достигаться особо надежное разъединение разрядника от сети.

В развитии этого решения согласно ЕР 0905839 В1 было предложено, чтобы мостик в поперечном сечении имел форму двойной буквы L. Таким образом, оба участка подводящего провода, соединенные мостиком, могут быть расположены относительно далеко друг от друга. Согласно ЕР 0905839 В1, также известно решение, состоящее в том, чтобы снабдить мостик на одном конце перемычкой, на которой устанавливается пружина, создающая предварительное натяжение.

Дополнительно к этому, имеется возможность предусмотреть в штекерных разрядниках по ЕР 0905839 В1 оптическую индикацию неисправности, причем индикация неисправности содержит расположенный в торце верхней части проем, а также рычаг, подвижно опирающийся внутри верхней части и проходящего от области проема до траектории движения проводящего мостика, причем первый, находящийся в области проема конец рычага несет сигнальную пластинку. Сигнальная пластинка содержит на своей обращенной к проему поверхности маркировку, типичную для соответствующего рабочего состояния. Эта маркировка может быть перенесена с помощью мостика во время его открывающего движения, принимая во внимание имеющийся рычаг, из положения, невидимого из-за проема, в видимое положение.

Спай, который держит мостик, находящийся под предварительным натяжением, содержит припой с определенной точкой плавления. Точка плавления выбрана таким образом, что она не достигается при тепловых энергиях, которые разрядник может принять без ущерба для себя. Тем самым, паяное соединение остается активным до тех пор, пока разрядник не будет поврежден, но перестает действовать при более высоких значениях тепловой энергии.

Принимая во внимание максимальную рабочую температуру, удовлетворяющую нормативам, внутри подобных разрядников должны применяться относительно низкоплавкие припои. Однако подобные припои ограничены в возможностях принимать механические силы, особенно срезывающие силы.

Последнее означает, в свою очередь, что сила предварительного натяжения пружины, которая действует на мостик и соответствующий спай, должна быть ограничена. Однако ограниченная сила пружины не выгодна быстрому разъединительному движению жесткой части мостика, особенно тогда, когда по причине эвтектического поведения припоя не наступает немедленного проплавления спая.

Раскрытие изобретения

Из вышесказанного следует, что задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать усовершенствованный разрядник особенно с тепловым разъединительным устройством, который показывает очень надежную характеристику разъединения с малой электрической дугой в случае неисправности и обладает высокой длительной стабильностью особенно относительно паяного соединения теплового разъединительного участка.

Задача изобретения решается с помощью разрядника в его определении согласно комбинации признаков по п.1 формулы изобретения, причем зависимые пункты формулы изобретения представляют собой, по меньшей мере, целесообразные варианты реализации и развития изобретения.

Согласно этому основная идея изобретения лежит в том, что термически включаемый запорный элемент дополнительно блокирует подвижный проводящий участок или предусмотренный подвижный проводящий мостик относительно непрерывно воздействующего вектора силы предварительного натяжения. Таким образом, спай разъединительного устройства не подвержен непрерывной силовой нагрузке.

Благодаря этой дополнительной детали, например фасонной детали, создается фиксация, которая разблокируется только при достижении настраиваемой температуры плавления, и, таким образом, предварительно натянутая пружина активирует тогда разъединительное устройство.

Чувствительный спай электрического разъединительного устройства подвержен пружинной силе или силе предварительного натяжения пружины непостоянно. Благодаря этому теперь становится возможным откорректировать и оптимизировать расчет механических узлов, то есть пружины, разъединительного рычага и соотношений рычагов.

Согласно изобретению особенно создается возможность сделать эффективными большие пружинные силы, которые реализуют быстрое движение во время собственно разъединения. При соблюдении этих условий существенно улучшается разрывная способность в случае активации.

В одном из вариантов реализации изобретения термически включаемый запорный элемент, с одной стороны, входит в эффективную область проводящего участка, а с другой стороны, опирается на корпусе разрядника или на разделительной стенке корпуса разрядника и контактирует с разрядником тепловым, теплопроводящим образом.

В другом варианте реализации изобретения термически включаемый запорный элемент в виде пальцевидной детали блокирует путь движения рычажной передачи, которая расположена между пружиной и проводящим участком.

Термически включаемый запорный элемент в виде предварительно сформированного узла может состоять из низкоплавкого припоя или быть изготовлен подобным образом.

Свойства припоя для термически включаемого запорного элемента могут быть выбраны независимо от электрических параметров, принимая во внимание только механический аспект, например высокую устойчивость к растягивающей силе.

Подвижный проводящий участок может быть выполнен в виде пружинного язычка, и, таким образом, здесь имеется дополнительная поддержка движения разъединения в случае неисправности.

Рычажная передача может быть соединена с оптической индикацией неисправности, чтобы сигнализировать о состоянии неисправности или состоянии отказа разрядного элемента.

Конечно, имеется возможность активировать контакт связи воздействием на рычажную передачу или на движение проводящего участка.

В одном из вариантов реализации изобретения подвижный проводящий элемент является штампованной гнутой деталью, которая имеет внешнее подключение, выполненное особенно в форме штекерного контакта. Тем самым, эта деталь может быть экономично изготовлена и легко смонтирована без больших затрат.

В предпочтительном варианте реализации изобретения температура активации запорного элемента меньше, чем температура плавления спая. Тем самым действие функции запорного элемента при повышении температуры до критической области останавливается, и, таким образом, при дальнейшем увеличении температуры в случае неисправности движение разъединения может сработать или может происходить беспрепятственно.

Если, например, в случае рычажной передачи позаботиться о том, что при достижении температуры активизации запорного элемента рычажный узел пройдет назад первый путь, чтобы упереться в проводящий участок или в мостик, то этот пройденный назад путь может быть использован, чтобы сработал контакт связи или оптический индикатор, которые сигнализируют о том, что произошло критическое увеличение температуры, чтобы таким образом показать, что целесообразным будет заменить разрядник.

В сравнении с нынешними тепловыми разъединительными устройствами сила предварительного натяжения, которая предпочтительно создается с помощью расположения пружин, может принимать более высокое значение по сравнению с возможной длительной нагрузкой спая, чтобы в случае неисправности гарантировать желаемое очень быстрое движение разъединения проводящего участка или проводящего мостика.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение поясняется более подробно на примере варианта реализации и с помощью чертежей.

На них показано следующее.

Фиг.1: первый пример предложенного изобретением решения с паяной фасонной деталью, которая находится в разъединительном кронштейне в тепловом контакте с варисторной пластиной.

Фиг.2: вариант реализации, при котором паяная фасонная деталь запорного элемента расположена прямо на проводящем участке и располагает вспомогательной опорой в разделительной стенке корпуса.

Фиг.3 и 4: третий вариант реализации изобретения с двухступенчатой индикацией нагрузки и неисправности.

Осуществление изобретения

В случаях, представленных по фиг.1 и 2, исходят из штекерного разрядника с основной частью. Эта основная часть 1 содержит заднюю выемку со средствами для крепления 2 несущей шины.

В свободное пространство, выполненное обоими коленами U-образной основной части 1, вставляется собственно разрядник 3. Соответствующие штекерные контакты 4 на разряднике 3 входят в контактные выемки 5 в основной части 1. Кодировка 6 в основной части 1, с одной стороны, и ответная в разряднике 3, с другой стороны, предотвращает установку неправильных или непригодных разрядников.

Разрядник 3 содержит внутри себя непоказанный собственно разрядник, например варисторную пластину.

Расположенная за разделительной стенкой 7 варисторная пластина содержит два подключения. Первое подключение 8 соединено с левосторонним штекерным контактом 4 через проводящую деталь 9.

Второе подключение 10 проводится через разделительную стенку 7 и там соединяется через спай 11 с подвижным проводящим участком 12.

Подвижный проводящий участок 12 переходит в расположенный с правой стороны штекерный контакт 4.

Выполненный наподобие рычага разъединительный кронштейн 13 содержит на верхней стороне оптическую индикацию 14 неисправности.

Первый конец пружины 15 входит рядом с оптической индикацией 14 неисправности, причем второй конец пружины 15 зафиксирован в области разделительной стенки 7. Тем самым, пружина 15 является причиной силы, действующей через разъединительный кронштейн 13 и толкатель 16 на подвижный проводящий участок 12 и тем самым на спай 11.

Термически включаемый запорный элемент 17, выполненный, например, в виде паяной фасонной детали, находится в разъединительном кронштейне 13 и запирает его пальцеобразно через соответствующую вспомогательную опору в разделительной стенке 7.

Посредством термически включаемого запорного элемента 17 вектор силы предварительного натяжения заблокирован, и, таким образом, спай 11 разъединительного устройства не подвержен постоянной силовой нагрузке.

Разрядник 3 содержит также корпус 18 с окошком 19 относительно оптической индикации 14 неисправности. В случае варианта реализации по фиг.2 исходят из конструкции, которая подобна конструкции, описанной в связи с фиг.1.

Конечно, в данном случае термически включаемый запорный элемент 17 является не запорным пальцем в разъединительном кронштейне, а находится в области подвижного проводящего участка 12 и обозначен поз.20.

Так же и в этом варианте реализации термически включаемый запорный элемент предотвращает то, что сила предварительного натяжения пружины 15 длительное время нагружает спай 11 с последующими нежелательными растягивающими или срезывающими силами. Только тогда, когда достигнута температура плавления паяной фасонной детали 20, силовое перемещение расцепляется, и при дальнейшем увеличении температуры после достижения температуры относительно спая 11 процесс разъединения может происходить известным образом.

Как видно из фиг.1 и 2, подвижный проводящий участок 12 может быть цельно изготовлен с правосторонним штекерным контактом 4 в виде штампованной гнутой детали и использован для облегчения монтажа.

Фиг.3 и 4 показывают третий вариант реализации изобретения с двухступенчатой индикацией нагрузки и неисправности.

Фиг.3 представляет при этом то состояние, при котором еще не наступило никаких критических тепловых нагрузок для разрядника и при котором запорный элемент 17 еще не сработал.

Фиг.4, напротив, показывает состояние после срабатывания запорного элемента 17.

В представленном на фиг.3 и 4 виде запорный элемент 17 является составной частью двухступенчатой индикации нагрузки и неисправности, причем имеется шарнирно соединенное рычажное плечо 28, конец 29 которого входит в запорную задвижку 24. Эта запорная задвижка 24 находится в механическом контакте с упором 27 узла 23 управления мостиком и запирает этот узел 23 управления мостиком в состоянии согласно фиг.3.

Узел 23 управления мостиком держится посредством предварительного натяжения пружины 15 и содержит выемку 26, в которую входит выступ 25 проводящего мостика 22.

В состоянии заблокированного узла 23 управления мостиком, по причине действия запорной задвижки 24, между выемкой 26 и выступом 25, как показано на фиг.3, фрагмент А, имеется зазор. Это означает, что сила пружины 15 не переносится на критическое паяное соединение, которое находится между мостиком 22, соответствующим подключением разрядного элемента и штекерным контактом 4.

Таким образом, запорный элемент со своей запорной задвижкой 24 принимает предварительное натяжение пружины узла 23 управления мостиком в несработанном состоянии и отводит силу предварительного натяжения пружины. В сработанном состоянии, напротив, запорная задвижка 24 теряет контакт с упором 27 узла 23 управления мостиком, и, как следствие, исчезает зазор согласно показанному на фрагменте А по фиг.4. Только лишь в этом случае проявляется действие пружины 15 по созданию силы предварительного натяжения через узел 23 управления мостиком в направлении к мостику 22.

Рычажное плечо 28 запорного элемента 17 держится паяным штифтом или паяным пальцем 30 как собственно тепловым запорным элементом, причем температура плавления этого паяного штифта или паяного пальца 30 может быть меньше, чем температура припоя, который соединяет мостик 22 с соответствующим подключением разрядного элемента и со штекерным контактом 4.

Если, например, возникла тепловая нагрузка разрядника, которая еще не привела к функциональному отказу собственно разрядного элемента, но является важной для будущей рабочей характеристики или для периодичности замены разрядника, то под воздействием пружины 32 рычажное плечо 28 переводится налево в положение согласно показанному на фиг.4, а именно вместе с запорной задвижкой 24, который соединен с оптическим индикатором 14 неисправности. Оптический индикатор 14 неисправности попадает тогда в область непоказанного окошка и сигнализирует о наступившей тепловой нагрузке.

Как ясно из представленного на фиг.3 и 4, конец 29 рычажного плеча входит в пазообразный уступ запорной задвижки 24, чтобы иметь возможность захватить запорную задвижку 24 со стороны движения.

Посредством блокировки между запорной задвижкой 24 и упором 27 узла 23 управления мостиком предварительное натяжение пружины 15 может быть выбрано очень большим, и при этом не возникает нежелательная механическая длительная нагрузка спая со стороны мостика или нескольких имеющихся там спаев. С другой стороны, это высокое предварительное натяжение пружины 15 способствует очень быстрому открыванию и тем самым разъединению разрядного элемента в случае нагрузки. Посредством расположения паяного штифта или паяного пальца 30 непосредственно на разделительной стенке 7 или в ней и тем самым в непосредственной близости от разрядного элемента тепло, возникающее в этом элементе в случае нагрузки, прямо подводится к паяному штифту или паяному пальцу 30. Таким образом, происходит контроль за надежной характеристикой срабатывания паяного материала в смысле желаемого теплового срабатывания.

Узлом 23 управления мостиком может служить язычок 33 для принятия пружины 15, который одновременно служит для направления узла 23 управления мостиком посредством направляющих элементов 34, находящихся на расстоянии.

Для облегчения монтажа, особенно монтажа узла 23 управления мостиком, причем узел 23 управления мостиком находится под предварительным натяжением пружины 15, узел 23 управления мостиком содержит отверстия 35, находящиеся на ответвлениях. Когда в отверстия 35 вставляется U-образная скоба, то независимо от монтажа других узлов, особенно запорного элемента 17, выполнение запаивания мостика 22 возможно особенно простым образом. А именно, в этом случае скоба, не показанная на чертежах, вследствие того, что упирается во внешнюю кромку разделительной стенки 7, блокирует движение узла 23 управления мостиком. В отверстия 35 может быть вставлен также паяный штифт или паяный палец 30, чтобы реализовать функцию запирания.

Разрядник для защиты от перенапряжений содержит, по меньшей мере, один разрядный элемент, например варистор, и разъединительное устройство, содержащее спай (11), который внутри разрядника для защиты от перенапряжений связан с электрической цепью подключения. Через спай (11) подвижный проводящий участок (12) или подвижный проводящий мостик (22) соединен с разрядным элементом с одной стороны, а с другой стороны этот проводящий участок (12) или этот мостик (22) соединен с электрическим внешним подключением разрядника. Разъединительное устройство содержит пружину (15), создающую силу предварительного натяжения, причем соответствующий вектор силы опосредованно или непосредственно воздействует на проводящий участок (12) или мостик (22) в направлении разъединения. Термически включаемый запорный элемент (17) блокирует подвижный проводящий участок (12) или подвижный проводящий мостик (22) относительно вектора силы предварительного натяжения, таким образом, спай (11) разъединительного устройства не подвержен непрерывной силовой нагрузке. Технический результат - повышение надежности разъединения с малой электрической дугой в случае неисправности и повышение стабильности срабатывания в течение длительного промежутка времени. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий, по меньшей мере, один разрядный элемент, например варистор, а также разъединительное устройство для отъединения от сети разрядного элемента или разрядных элементов по одному полюсу или по всем полюсам, причем разъединительное устройство содержит спай, который внутри разрядника для защиты от перенапряжений связан с электрической цепью подключения, при этом через этот спай подвижный проводящий участок или подвижный проводящий мостик соединен с разрядным элементом с одной стороны, а с другой стороны этот проводящий участок или этот мостик соединен с электрическим внешним подключением разрядника для защиты от перенапряжений, причем, кроме того, разъединительное устройство содержит пружину, создающую силу предварительного натяжения, причем соответствующий вектор силы опосредованно или непосредственно воздействует на проводящий участок или мостик в направлении разъединения, отличающийся тем, что термически включаемый запорный элемент блокирует подвижный проводящий участок или подвижный проводящий мостик относительно вектора силы предварительного натяжения, и таким образом спай разъединительного устройства не подвержен непрерывной силовой нагрузке.

2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что термически включаемый запорный элемент с одной стороны входит в эффективную область проводящего участка, а с другой стороны опирается на корпус разрядника или на разделительную стенку корпуса разрядника.

3. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что термически включаемый запорный элемент в виде пальцевидной детали блокирует путь движения рычажной передачи, которая расположена между пружиной и проводящим участком.

4. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что термически включаемый запорный элемент является предварительно сформированным узлом из низкоплавкого припоя.

5. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что подвижный проводящий участок выполнен в виде пружинного язычка.

6. Разрядник по п.3, отличающийся тем, что рычажная передача соединена с оптической индикацией неисправности.

7. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что подвижный проводящий участок является штампованной гнутой деталью, которая содержит приформованное внешнее подключение, особенно штекерное подключение.

8. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что температура активации запорного элемента ниже, чем температура плавления спая.

9. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что сила предварительного натяжения имеет большую величину по сравнению с возможной длительной нагрузкой спая, чтобы в случае неисправности гарантировать желательное очень быстрое движение разъединения проводящего участка или проводящего мостика.

10. Разрядник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что термически включаемый запорный элемент (17) является составной частью двухступенчатой индикации нагрузки или неисправности и содержит шарнирно соединенное рычажное плечо (28), конец (29) которого входит в запорную задвижку (25), которая имеет механический контакт с упором (27) узла (23) управления мостиком, а узел (23) управления мостиком удерживается предварительным натяжением пружины и содержит выемку (26), в которую входит выступ (25) проводящего мостика, причем запорный элемент (17) со своей запорной задвижкой (24) принимает предварительное натяжение пружины узла (23) управления мостиком в несработанном состоянии и отводит их со стороны силы таким образом, что между выемкой (26) и выступом (25) остается зазор, а в сработанном состоянии, напротив, запорная задвижка (24) не имеет контакта с упором (27) узла управления мостиком.

11. Разрядник по п.10, отличающийся тем, что запорная задвижка (24) соединена с оптической индикацией (14) неисправности.

12. Разрядник по п.10, отличающийся тем, что рычажное плечо (28) зафиксировано с помощью паяного штифта или паяного пальца (30) в качестве теплового запорного элемента.

13. Разрядник по п.12, отличающийся тем, что температура плавления паяного штифта или паяного пальца (30) ниже температуры плавления припоя, который соединяет мостик (22) с соответствующим подключением разрядного элемента и со штекерным контактом (4).

14. Разрядник по п.10, отличающийся тем, что узел (23) управления мостиком соединен с другой оптической индикацией (31) неисправности.

15. Разрядник по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что узел (23) управления мостиком соединен с другой оптической индикацией (31) неисправности.