УСТРОЙСТВО С РАЗРЯДНИКОМ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2014 года по МПК H01C7/12 H01R11/14 

Изобретение относится к устройству с разрядником защиты от перенапряжений, содержащему первый и второй присоединительные терминалы, причем, по меньшей мере, на одном из присоединительных терминалов для контактирования разрядника закреплена электропроводящая присоединительная токовая цепь.

Такое устройство известно, например, из публикации WO 97/10631. В ней описан разрядник защиты от перенапряжений, содержащий два присоединительных терминала, причем оба служат для контактирования разрядника. На одном из присоединительных терминалов закреплена электропроводящая присоединительная токовая цепь. Для контактирования присоединительной токовой цепи предусмотрены соединения, которые соединяют ее с разрядником жестко по углу. Для этого использованы соответствующие лапки, ориентированные радиально к продольной оси разрядника. Из-за этого требуется относительно большое конструктивное пространство. Отстоящие лапки затрудняют обращение с устройством. Кроме того, лапки являются точками приложения внешних усилий, которые могут вызвать механические повреждения.

Следовательно, задачей изобретения является создание устройства описанного выше рода таким образом, чтобы оно обеспечивало уменьшение необходимого конструктивного пространства.

Согласно изобретению эта задача решается в устройстве описанного выше рода за счет того, что присоединительная токовая цепь установлена карданно.

Карданная установка присоединительной токовой цепи обеспечивает ее маятниковое расположение. Это препятствует образованию нагружающих жесткое по углу конструктивное пространство выполнений присоединительной токовой цепи. Таким образом, еще перед окончательным монтажом разрядника можно укомплектовать его, например, частями присоединительной токовой цепи. Кроме того, карданная установка обеспечивает развязку усилий между разрядником и присоединительной токовой цепью. За счет карданной установки действующие на присоединительную токовую цепь усилия удерживаются от разрядника. То же справедливо в обратном смысле. Следовательно, можно, например, использовать предложенное устройство также в затрудненных внешних условиях. Разрядники защиты от перенапряжений могут использоваться, например, под открытым небом. В этом случае они подвержены влиянию соответствующих метеорологических условий. Возникающие, в частности, ветровые нагрузки за счет их повторных изменений могут привести к явлениям износа устройства. Устранение связи между разрядником и присоединительной токовой цепью позволяет удерживать оба этих элемента независимо друг от друга или при совместной установке расположить их без напряжений. Так, например, можно допустить целенаправленное относительное движение между разрядником и присоединительной токовой цепью.

Карданная установка присоединительной токовой цепи может осуществляться на одном из терминалов или на обоих терминалах.

В другом предпочтительном варианте может быть предусмотрено, что карданный шарнир удерживается присоединительным терминалом.

Если карданный шарнир, служащий для карданного подвешивания присоединительной токовой цепи, закреплен на разряднике, то, по меньшей мере, ее части могут удерживаться вместе с разрядником. Несмотря на использование механической сопротивляемости разрядника для удержания присоединительной токовой цепи, жесткие по углу соединения между нею и разрядником в самой значительной степени предотвращены. Карданный шарнир обеспечивает относительное движение между этими элементами шарнира, по меньшей мере, вокруг двух осей. Эти оси должны лежать преимущественно под прямым углом друг к другу. Таким образом, обеспечивается маятниковое движение, по меньшей мере, участков присоединительной токовой цепи, находящихся вблизи разрядника. Один находящийся вблизи разрядника участок присоединительной токовой цепи должен удерживаться преимущественно самим разрядником или вместе с ним.

Карданный шарнир может быть соединен, например, посредством одного своего элемента с одним присоединительным терминалом разрядника. Разрядник может удерживаться, например, на одном из присоединительных терминалов. Предназначенное для удержания удерживающее устройство может также удерживать карданный шарнир косвенно или непосредственно.

Предпочтительным образом может быть предусмотрено, что карданный шарнир замкнут накоротко присоединительной токовой цепью.

Карданный шарнир должен иметь максимально длительный срок службы. Для этого подходят шарниры, которые сконструированы из простых машинных элементов с высокой механической сопротивляемостью.

Обычно такие машинные элементы изготавливаются рентабельно и большими партиями из металлических полуфабрикатов, таких как фасонные прутки и т.д. При необходимости, после соответствующей поверхностной обработки металлические полуфабрикаты обладают достаточной сопротивляемостью от влияний окружающей среды. За счет короткого замыкания карданного шарнира нейтрализуются образующиеся через шарнир к присоединительной токовой цепи параллельные токовые цепи. Для короткого замыкания карданного шарнира может быть предусмотрено его перекрытие гибким проводящим элементом присоединительной токовой цепи. При этом может быть предусмотрено, что этот гибкий проводящий элемент присоединительной токовой цепи уловлен на карданном шарнире. За счет соответствующей дугообразной укладки гибкого проводящего элемента ограничение свободы движения карданного шарнира составляет только порядка, которым можно пренебречь для этого случая применения.

Предпочтительным образом далее может быть предусмотрено, что карданный шарнир содержит две входящие друг в друга скобы.

Две входящие друг в друга скобы дают возможность выполнения конструктивно простого карданного шарнира, который обеспечивает легкую развязку относительных движений между разрядником и присоединительной токовой цепью. За счет скоб могут быть реализованы элементы шарнира, которые обеспечивают относительные движения, по меньшей мере, вокруг двух, лежащих перпендикулярно друг другу осей. В качестве скоб рассматриваются, например, U-образно согнутые, входящие друг в друга проволоки. При этом может быть предусмотрено, что скобы замкнуты или замыкаются дополнительными элементами, так что удаление одной скобы предотвращается второй скобой. Так, например, может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, одна из скоб представляет собой замкнутую серьгу, причем через ушко серьги проходит другая скоба. Также может быть предусмотрено, что обе скобы выполнены в виде серег, причем серьги скрещены друг в друге.

Элементы шарнира могут действовать как часть присоединительной токовой цепи. Для этого может быть предусмотрено, что предназначенные для карданного соединения соединительные точки между элементами шарнира электрически контактируют между собой. Этому могут способствовать, например, контактные элементы, такие как пластины и т.п., что обеспечивает долговременное электропроводящее соединение. В таком случае можно отказаться от короткого замыкания карданного шарнира.

Далее может быть предпочтительно предусмотрено, что присоединительная токовая цепь закреплена жестко по углу, по меньшей мере, на одной из скоб.

При жестком по углу соединении одной скобы с присоединительной токовой цепью обеспечивается возможность ее использования для улавливания присоединительной токовой цепи. Таким образом, шарнир можно использовать, чтобы позиционировать, по меньшей мере, части присоединительной токовой цепи. При этом может быть также предусмотрено, что участки карданного шарнира служат в качестве присоединительной токовой цепи, а посредством участков ток может течь от присоединительного терминала/к присоединительному терминалу разрядника.

Предпочтительным образом далее может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, на одной из скоб жестко по углу закреплено устройство для разъединения присоединительной токовой цепи.

Устройство для разъединения присоединительной токовой цепи может служить для прерывания присоединительной токовой цепи в случае дефекта устройства. Для этого устройство для разъединения присоединительной токовой цепи может содержать, например, коммутационный отрезок, который вызывает ее необратимое разъединение. Необратимому разъединению присоединительной токовой цепи может служить, например, взрывной заряд, который точечно разрушает ее. Предпочтительно разъединительное устройство может иметь вращательно-симметричную конструкцию, которая помещена в присоединительную токовую цепь. За счет жесткого по углу соединения с одной из скоб карданного шарнира обеспечивается достаточное улавливание масс устройства для разъединения присоединительной токовой цепи, причем оно в самой значительной степени развязано от действующих на разрядник или идущих от него усилий.

Предпочтительным образом далее может быть предусмотрено, что скобы имеют разные радиусы изгиба.

Использование разных радиусов изгиба для скоб позволяет регулировать люфт, который может возникнуть между скобами. Так, например, преимущественно посредством одной из обеих скоб можно реализовать движение вокруг одной определенной оси. В комбинации различных, преимущественно поддержанных осей может допускаться также свободное маятниковое движение, например, устройства для разъединения присоединительной токовой цепи. Степень отклонения разъединительного устройства можно тогда определять, в основном, за счет выполнения присоединительной токовой цепи.

В другом предпочтительном варианте может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, одна из скоб соединена жестко по углу с присоединительным терминалом.

Жесткое по углу соединение, по меньшей мере, одной из скоб позволяет использовать присоединительный терминал в качестве держателя карданного шарнира. При этом предпочтительно, если жестко по углу с присоединительной токовой цепью соединена именно скоба, которая не соединена с присоединительным терминалом, так что в определенной последовательности, начиная от присоединительного терминала, через первую скобу и вторую скобу, а также закрепленный на ней присоединительный тракт возникает структура в виде цепочки, которая служит, во-первых, для развязки усилий, а, во-вторых, - для удержания присоединительной токовой цепи на разряднике или наоборот.

Предпочтительным образом далее может быть предусмотрено, что присоединительная токовая цепь, по меньшей мере, на отдельных участках содержит гибкий провод.

За счет использования гибкого провода, например, можно замкнуть накоротко карданный шарнир, слишком сильно не ограничивая возможные относительные движения. Однако может быть также предусмотрено, что гибкий провод в присоединении к карданному шарниру непосредственно или косвенно продолжается, например, через устройство для разъединения присоединительной токовой цепи и, следовательно, образована присоединительная токовая цепь, являющаяся сама по себе гибкой. При этом может быть предусмотрено, что гибкий провод снабжен, при необходимости, защитной оболочкой, при необходимости, электроизолирующей. Однако может быть также предусмотрено, что гибкий провод образован голыми металлическими проводниками.

Как на первом, так и на втором присоединительном терминале присоединительные токовые цепи могут содержать гибкий провод. Однако, при необходимости, гибкий провод может содержать также только одна из присоединительных токовых цепей.

Ниже пример осуществления изобретения описан более подробно и схематично изображен на чертеже, на котором представляют:

фиг. 1 - первый вариант выполнения разрядника защиты от перенапряжений с первым карданным шарниром;

фиг. 2 - второй вариант выполнения разрядника защиты от перенапряжений со вторым карданным шарниром.

На фиг. 1 в перспективе изображен первый вариант выполнения разрядника 1 защиты от перенапряжений. Он содержит электроизолирующий корпус 2 с оребрением. Корпус 2 окружает варистор 3, который посредством электрических подводящих проводов контактирует с первым 4 и вторым 5 присоединительными терминалами. Оба присоединительных терминала 4, 5 служат, во-первых, для электрического контактирования разрядника 1. Во-вторых, на них могут быть закреплены удерживающие устройства для позиционирования разрядника 1 в первом варианте выполнения. При этом оба присоединительных терминала 4, 5 выполнены одинаковыми и имеют прямоугольную торцевую поверхность. По углам прямоугольных торцевых поверхностей присоединительных терминалов 4, 5 выполнены сквозные отверстия. В них могут быть вставлены, например, болты, которые посредством своей резьбы и навинченных гаек позиционируются на присоединительных терминалах 4, 5. Болты предназначены преимущественно для соединения присоединительных терминалов с присоединительной токовой цепью. Такая присоединительная токовая цепь может содержать, например, гибкий провод. К первому присоединительному терминалу 4 присоединяется присоединительная токовая цепь со стороны напряжения. Ко второму присоединительному терминалу 5 на фиг. 1 присоединена присоединительная токовая цепь 6 со стороны заземления. Направление присоединительной токовой цепи 6 со стороны заземления обозначено сплошной линией в ее соответствующих элементах.

Для удержания присоединительной токовой цепи 6 предусмотрен карданный шарнир 7 в первом варианте выполнения, в котором он содержит первую 8 и вторую 9 скобы. Скоба 8 образована U-образно согнутой круглой проволокой, свободные концы которой снабжены резьбой. При этом скоба 8 рассчитана так, что свободные концы вставляются в сквозные отверстия присоединительного терминала 5. Посредством соответствующих резьбовых соединений скоба 8 жестко по углу соединена с присоединительным терминалом 5. При этом для фиксации скобы 8 выбраны два диагонально противоположных друг другу по углам сквозных отверстия в присоединительном терминале 5. Скоба 9 выполнена в виде замкнутой серьги, причем через ее ушко проходит скоба 8. Радиус изгиба скобы 9 существенно меньше радиуса изгиба скобы 8. Ушко серьги 9 лишь незначительно больше сечения скобы 8. Ушко ограничено боковой поверхностью в форме кругового цилиндра. За счет этого ограничен люфт между скобами, а относительное движение между элементами шарнира реализовано за счет наложения движений, в основном, в двух направлениях. Скоба 8 обеспечивает движение присоединительной токовой цепи 6 вокруг первой оси А. Вторая скоба 9 обеспечивает движение присоединительной токовой цепи 6 вокруг второй оси В. Обе оси А, В ориентированы преимущественно перпендикулярно друг другу. За счет наложения возможных вокруг осей А, В движений присоединительная токовая цепь 6 способна качаться, будучи свободно подвешенной. На скобе 9 отформован болт 10. К нему привинчено устройство 11 для разъединения присоединительной токовой цепи 6, которое переходит в ее гибкий провод. Устройство 11 выполнено вращательно-симметричным. Ось вращения ориентирована соосно продольной оси болта 10. К обращенному от болта 10 концу устройства 11 соосно примыкает гибкий провод.

Содержащий скобы 8, 9 карданный шарнир 7 перекрыт короткозамыкающей перемычкой 12 присоединительной токовой цепи 6. Перемычка 12 содержит на своих концах кабельные наконечники, один из которых закреплен жестко по углу на болте 10, а другой жестко по углу прилегает к присоединительному терминалу 5. Если для удержания кабельных наконечников используются части скоб 8, 9, то это части присоединительной токовой цепи 6.

На фиг. 2 изображен второй вариант выполнения разрядника 1а защиты от перенапряжений. Он имеет, в принципе, такую же конструкцию, что и разрядник 1 на фиг. 1. Корпус 2, варистор 3 и присоединительные терминалы 4, 5 в обоих вариантах разрядников 1, 1а обладают той же функциональностью. Они отличаются только своим физическим выполнением. Так, присоединительные терминалы 4, 5 разрядника 1а имеют на торцевой стороне круглую поверхность и расположенное по центру глухое отверстие, снабженное внутренней резьбой. Посредством этой внутренней резьбы, во-первых, может происходить механическое удержание разрядника 1а, а, во-вторых, - электрическое контактирование присоединительных терминалов 4, 5.

Ниже описано контактирование присоединительного терминала 5 разрядника 1а. Карданный шарнир 7а содержит выполненную из круглой проволоки первую скобу 8, согнутую, в основном, U-образно. Оба свободных колена скобы 8 имеют разную длину, причем более длинное колено снабжено наружной резьбой, которая выполнена ответной внутренней резьбе центрального отверстия присоединительного терминала 5. Таким образом, скоба 8 может ввинчиваться в присоединительный терминал 5, а именно на такую глубину, пока не вставленное в отверстие колено не будет прилегать к нему. Это препятствует выскальзыванию второй скобы 9, через которую проходит скоба 8. Скоба 9 имеет то же конструктивное выполнение, что и скоба 9 карданного шарнира 7. Также здесь скоба 9 имеет структуру в виде серьги, причем радиус изгиба скобы 9 меньше радиуса изгиба скобы 8. Короткозамыкающая перемычка 12, снабженная на концах кабельными наконечниками, своим первым концом жестко по углу контактирует с болтом 10, отформованным на скобе 9. Своим вторым концом и расположенным на нем кабельным наконечником короткозамыкающая перемычка 12 надета на конец скобы 8 карданного шарнира 7а, которая ввинчена в центральное отверстие присоединительного терминала 5. При использовании гайки кабельный наконечник прижимается к присоединительному терминалу 5. Таким образом, создается электропроводящее соединение между присоединительным терминалом 5 и болтом 10 скобы 9, причем карданный шарнир 7а перекрыт присоединительной токовой цепью. К болту 10 скобы 9 электропроводящим образом может быть присоединена присоединительная токовая цепь 6. В данном примере также использовано изображенное на фиг. 1 устройство 11 для разъединения присоединительной токовой цепи. Посредством карданного шарнира 7а со скобами 8, 9 присоединительная токовая цепь 6 удерживается на разряднике 1а и электропроводящим образом контактирует с ним. Как и в устройстве на фиг. 1, болт ориентирован радиально к серьге скобы 9. Устройство 11 вращательно-симметричной формы имеет ось вращения. Она ориентирована радиально к ушку серьги скобы 9. Устройство 11 закреплено на карданном шарнире 7а.

Кроме того, возможны дополнительные варианты выполнения карданной подвески присоединительной токовой цепи 6, что обеспечивает маятниковое движение за счет наложения нескольких осей, образованных карданным шарниром.

Устройство защиты содержит разрядник (1, 1a) для защиты от перенапряжений, который содержит первый (4) и второй (5) присоединительные терминалы. По меньшей мере, один присоединительный терминал (4, 5) соединен с электропроводящей присоединительной токовой цепью (6), которая установлена карданно. Карданный шарнир (7, 7a) удерживается вторым присоединительным терминалом (5) и содержит первую скобу (8) и вторую скобу (9), входящие друг в друга. Первая скоба (8) прикреплена ко второму терминалу (5). Ко второй скобе (9) под жестко установленным углом прикреплено устройство (11) для разъединения присоединительной токовой цепи (6) в случае неисправности устройства. Технический результат - уменьшение необходимого конструктивного пространства с исключением приложения к устройству внешних усилий, которые могут вызвать механические повреждения устройства. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство защиты, содержащее разрядник (1, 1a) для защиты от перенапряжений с первым присоединительным терминалом (4) и вторым присоединительным терминалом (5) для контактирования с разрядником (1, 1a) для защиты от перенапряжений, причем электропроводящая присоединительная токовая цепь (6) прикреплена, по меньшей мере, к одному из присоединительных терминалов (4, 5) и установлена карданно; причем карданный шарнир (7, 7a) удерживается вторым присоединительным терминалом (5) и содержит первую скобу (8) и вторую скобу (9), входящие друг в друга, при этом
первая скоба (8) прикреплена ко второму терминалу (5), и
ко второй скобе (9) под жестко установленным углом прикреплено устройство (11) для разъединения присоединительной токовой цепи, выполненное с возможностью прерывания присоединительной токовой цепи (6) в случае неисправности устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что карданный шарнир (7, 7a) замкнут накоротко присоединительной токовой цепью (6).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что присоединительная токовая цепь (6) закреплена жестко по углу, по меньшей мере, на одной из скоб (8, 9).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скобы (8, 9) имеют разные радиусы изгиба.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что скобы (8, 9) имеют разные радиусы изгиба.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из скоб (8, 9) соединена жестко по углу с присоединительным терминалом (4, 5).

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из скоб (8, 9) соединена жестко по углу с присоединительным терминалом (4, 5).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что присоединительная токовая цепь (6), по меньшей мере, на отдельных участках содержит гибкий провод.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что присоединительная токовая цепь (6), по меньшей мере, на отдельных участках содержит гибкий провод.

10. Устройство по п.3, отличающееся тем, что присоединительная токовая цепь (6), по меньшей мере, на отдельных участках содержит гибкий провод.